织构调控改善镁合金板材成形性能的研究

织构调控改善镁合金板材成形性能的研究镁合金具有密排六方结构,晶胞对称性差,室温下可开动的独立滑移系少。且由轧制或挤压等一次成形而来的变形镁合金板材一般具有强基面织构,导致其室温成形性能低下,极大地限制了变形镁合金的广泛应用。

本研究基于多向拉伸应力状态下的杯突或深冲工艺,提出了织构弱化与织构对称性优化并行的织构改性理念以改善镁板的室温成形性能。研究通过对四种不同初始织构状态板材的显微组织、晶粒取向及力学行为进行了深入分析,提出了针对不同种织构类型板材的“织构弱化+对称化”改性参数。

同时,基于镁板弯曲成形工艺内外侧应变非对称的特点,提出了构建镁板弯曲过程中内外侧对于塑性变形机制对称性选择这一织构改性理念,研究中着重分析了不同种织构类型在弯曲成形中于多轴应力状态下内外侧的塑性变形机制选择行为及其对终弯曲成形性能的影响。主要的研究内容和结果如下:①对具有基面滑移弱取向的AZ31板材进行了特定应变值的预拉伸变形,能够在基面滑移SF 较大的晶粒中引入拉伸孪晶。

引入的拉伸孪晶与母体之间可构建多点的正交取向梯度单元,再结晶退火后可达到弱化基面织构的效果,有效提升板材的室温塑性和杯突成形性能。②对织构不对称型AZ31及LAZ331板材做了沿织构偏转方向的预拉伸变形,引入的{1012}拉伸孪晶可有效消耗不对称的织构组分,并能在(0002)投影图上构建正交取向梯度,后经再结晶退火后可引入弱的对称型基面织构,由此可显著提升此类织构型板材的力学性能平面各向同性、室温杯突成形性能及耐腐蚀性能。

③研究了织构不对称型AZ31及LAZ331板材经不同应变路径轧制时的显微组织及织构演变,发现当轧制方向垂直于不对称织构组分偏转方向时,这些具有偏

转型织构的基体中非基面滑移将被激活,板材的轧制压下能力更好,但却无法有效改善板材织构的对称性。而当轧制方向平行于不对称织构组分偏转方向时,具有偏转型织构的基体仅能发生{1012}拉伸孪生,孪生可消耗不对称织构组分,板材经再结晶退火后织构不仅得到弱化,对称性也会显著改善,从而有效提升镁合金板材的力学性能平面各向同性及室温杯突成形性能。

④针对c-axis//ND强基面织构型AZ31板材,通过预压缩退火工艺与预拉伸退火工艺的结合可成功构建(0002)投影图上沿ND轴向同时倾转的四峰正交织构,此种类型的织构可以提供沿多个方向上的基面滑移弱取向,显著提升板材的延伸率和室温多向成形能力。四峰正交织构改性可使AZ31板材室温杯突值由初始的

2.6mm提升至5.6mm,提升率超过100%。

⑤通过对AZ31挤压板材进行预压缩变形及退火工艺进行特定的织构改性,以此构建出5种不同初始织构的试样,并对其在室温下进行了不同弯曲条件下(通过变换弯曲模角度,弯曲上冲头半径)的成形,详细分析了不同初始织构板材在弯曲成形过程中内外侧应变对于塑性变形机制的选择及其对弯曲终成形能力的影响。研究发现不同初始织构分布类型的镁板在弯曲成形过程中内外侧应变对于塑性变形机制的选取差异很大,基面织构偏置能够有效提升板材的室温弯曲成形性能。

⑥经织构改性后具有c-axis//TD型织构的试样在沿0°及45°弯曲时,其室温最小弯曲半径可达1.21mm和1.58mm,显著低于原始挤压态板材可达到的最小弯曲半径3.51mm-4.15mm;在弯曲模角度θ=60°,上冲头半径r=2mm的弯曲条件下,试样终弯曲成形角度可达64.8°和85.6°,显著小于原始挤压态板材可达到的弯曲成形角124.5°-137.7°。此种织构改性可以提升镁板弯曲时内外侧应变

对于塑性变形机制选择的对称性,可有效提升板材的室温弯曲成形性能。