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全球气候变暖和资源枯竭等问题对绿色发展提出更高要求,将镁合金用于汽车工业及现代化建设对于实现可持续发展具有重要意义,然而室温塑性变形能力差的缺点制约着镁合金的应用。脉冲电流具有作用迅速、定位准确的特点,能明显改善材料性能。本课题以AZ31B镁合金薄板为研究对象,将电脉冲处理与预变形工艺相结合,探索不同工艺下镁合金板材组织和力学性能演变规律,并探究电脉冲处理对预变形镁合金板材成形性能的影响。
首先对商用原始板进行电脉冲处理,获得合适的处理参数。当电流比例为4%且占空比在35%~20%时,试样可以达到合适的温度。随着峰值电流密度的增加,试样变形抗力明显下降,而伸长率有所增加。当峰值电流密度为24.57A/mm2时,屈强比达到相对最小值0.341。通过杯突实验可知,在200℃左右成形性能有所提升。分析可知,脉冲电流具有选择效应,可以提升位错活动性,促进局部组织发生完全再结晶,从而提升材料的综合性能。
其次研究了预拉伸变形对电脉冲处理的影响,通过分析4%、7%、10%预应变试样的温度演变规律,选择7%作为合适的预拉伸变形量。在此基础上,进一步探究电脉冲处理对7%预拉伸镁合金板材各向异性的影响。当温度升高至300℃后,镁合金各向异性显著降低,不同方向试样的屈服强度各向异性差值从原始板的33.45MPa降低至12.19MPa。经杯突实验验证,7%预拉伸镁合金板材在经过320℃的电脉冲处理后,杯突值提高39.9%。
通过对单向轧制和交叉轧制的镁合金板材进行电脉冲处理,最后研究了电脉冲处理前轧制变形对板材性能的影响,发现经过电脉冲处理后,0°与90°方向试样的伸长率均有较大提升。然而由于轧制路径不同,且轧制过程产生的初始应力太大,导致单向轧制试样和交叉轧制试样的力学性能呈现相反的规律,各向异性并没有得到有效削弱,成形性能变化不大。
综上,合适的预变形工艺和电脉冲处理相结合,可以明显改善材料的综合性能。
首先对商用原始板进行电脉冲处理,获得合适的处理参数。当电流比例为4%且占空比在35%~20%时,试样可以达到合适的温度。随着峰值电流密度的增加,试样变形抗力明显下降,而伸长率有所增加。当峰值电流密度为24.57A/mm2时,屈强比达到相对最小值0.341。通过杯突实验可知,在200℃左右成形性能有所提升。分析可知,脉冲电流具有选择效应,可以提升位错活动性,促进局部组织发生完全再结晶,从而提升材料的综合性能。
其次研究了预拉伸变形对电脉冲处理的影响,通过分析4%、7%、10%预应变试样的温度演变规律,选择7%作为合适的预拉伸变形量。在此基础上,进一步探究电脉冲处理对7%预拉伸镁合金板材各向异性的影响。当温度升高至300℃后,镁合金各向异性显著降低,不同方向试样的屈服强度各向异性差值从原始板的33.45MPa降低至12.19MPa。经杯突实验验证,7%预拉伸镁合金板材在经过320℃的电脉冲处理后,杯突值提高39.9%。
通过对单向轧制和交叉轧制的镁合金板材进行电脉冲处理,最后研究了电脉冲处理前轧制变形对板材性能的影响,发现经过电脉冲处理后,0°与90°方向试样的伸长率均有较大提升。然而由于轧制路径不同,且轧制过程产生的初始应力太大,导致单向轧制试样和交叉轧制试样的力学性能呈现相反的规律,各向异性并没有得到有效削弱,成形性能变化不大。
综上,合适的预变形工艺和电脉冲处理相结合,可以明显改善材料的综合性能。