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AZ31镁合金细管挤压工艺及组织性能分析

作　者: 姜轶群
导　师: 于洋
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: AZ31镁合金细管挤压组织性能
分类号: TG379
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

镁合金由于其良好的生物相容性、可降解性和优良的机械性能，而展现出在现代介入医疗器械应用领域极大优越性。本文研究一种镁合金毛细管低温挤压成形新技术，揭示其低温挤压塑性变形机理并系统研究变形规律，为镁合金细管塑性加工的应用奠定理论和技术基础，并且开发出一种尺寸精度高的高强韧镁合金毛细管新型材料，能够实现镁合金组织性能及精密成形控制一体化，对于拓展微尺寸高强韧镁合金应用领域具有重要意义，并最终获得细微管材的制造新技术。本文以AZ31镁合金为研究对象，采用空心锭正向挤压成形工艺，进行了较为系统的挤压实验研究。确定了挤压成形的工艺参数，并在实验过程中不断优化工艺参数，以实现AZ31镁合金细管的挤压成形，并且通过金相显微镜和电子万能试验机、维氏显微硬度计等设备进行了分析实验，分析了空心锭正向挤压法制备的管材壁厚的均匀性，研究了在不同的挤压工艺过程中，不同的挤压温度和挤压比等参数对AZ31镁合金晶粒大小和性能的影响以及热处理的时间对镁合金晶粒大小和性能的影响。研究结果表明：在实验所确定的工艺参数下采用空心锭正向挤压成形工艺挤压出的管材壁厚比较均匀，壁差率从管材头部向管材尾部逐渐减小，尾部壁差率最小为2.5%。管材的表面没有裂纹、分层、凹陷等缺陷，而且表面的粗糙度和尺寸的精度都比较好。第一次挤压时，发生了动态再结晶，晶粒明显细化，只是动态再结晶进行的不完全。第二次挤压时，进行了充分的动态再结晶，晶粒大小均匀，只是晶粒有所长大。随着挤压时坯料温度的升高，晶粒逐渐增大，硬度和抗压强度逐渐减小。对于Φ8mm×1mm的管材，模具预热温度均为300℃，第一次挤压时坯料温度为200℃，第二次挤压时坯料温度为150℃时性能较好。随着挤压比的增大，晶粒细化效果越来越显著，晶粒逐渐减小，硬度和抗拉强度逐渐增大。对于外径≤4.1mm的管材，挤压比为31.5时性能较好。热处理后管材发生了回复再结晶，晶粒大小比较均匀。随着退火保温时间的延长，晶粒有所长大，管材的抗压强度以及硬度逐渐减小，尤其是在225℃保温120min时出现了异常长大的晶粒，抗压强度和硬度大幅度降低；随着退火温度的升高，晶粒几乎没有长大，管材的抗压强度和硬度相差不多。225℃保温30min时得到的管材性能比较好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-21
  1.1 概述  10
  1.2 镁合金的特点及应用  10-16
    1.2.1 镁合金的特点  10-12
    1.2.2 镁合金的应用  12-16
  1.3 镁合金管材成形的研究现状  16-18
    1.3.1 拉拔  16
    1.3.2 轧制  16-17
    1.3.3 挤压  17-18
  1.4 再结晶  18-19
  1.5 课题的目的与意义  19-20
  1.6 主要研究内容  20-21
第2章实验材料、设备及实验方法  21-26
  2.1 实验材料  21-22
  2.2 实验设备  22-23
  2.3 实验分析方法  23-26
    2.3.1 壁厚均匀性分析  23-24
    2.3.2 金相实验  24
    2.3.3 晶粒度测量  24-25
    2.3.4 压缩实验  25
    2.3.5 硬度测量  25-26
第3章 AZ31 镁合金挤压工艺及热处理  26-34
  3.1 工艺方案的比较  26
  3.2 镁合金挤压工艺参数的影响  26-28
    3.2.1 坯料温度  27
    3.2.2 模具的预热温度  27
    3.2.3 挤压速度  27-28
    3.2.4 润滑剂  28
    3.2.5 挤压比  28
  3.3 工艺设计  28-33
    3.3.1 工艺重点  28-29
    3.3.2 工艺方案的制定  29-30
    3.3.3 粗管的挤压工艺  30-31
    3.3.4 细管的挤压工艺  31-32
    3.3.5 管材热处理  32-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章挤压态AZ31 镁合金组织性能分析  34-50
  4.1 粗管壁厚均匀性分析  34-35
  4.2 粗管组织性能分析  35-43
    4.2.1 组织分析  35-42
    4.2.2 压缩性能分析  42
    4.2.3 硬度分析  42-43
  4.3 细管组织性能分析  43-47
    4.3.1 组织分析  43-46
    4.3.2 压缩性能分析  46
    4.3.3 硬度分析  46-47
  4.4 XRD分析  47-48
  4.5 本章小结  48-50
第5章热处理后组织性能分析  50-58
  5.1 热处理时间不同  50-54
    5.1.1 组织分析  50-52
    5.1.2 硬度分析  52-53
    5.1.3 压缩性能分析  53-54
  5.2 热处理温度不同  54-57
    5.2.1 组织分析  54-55
    5.2.2 硬度分析  55-56
    5.2.3 压缩性能分析  56-57
  5.3 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-64
致谢  64

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