AZ31B 镁合金挤压工艺研究

AZ31镁合金板材的限制性模压工艺研究中期报告
中期报告：AZ31镁合金板材的限制性模压工艺研究
研究背景：AZ31镁合金是一种具有良好可加工性和高强度的轻质材料，被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。

其中，板材常用于结构件的制造，而限制性模压（SPM）工艺是一种替代传统冷轧加工的新技术，能够实现高效率的材料成形。

研究目的：探究AZ31镁合金板材限制性模压工艺的可行性，并优化工艺参数。

研究内容：
1.实验设计
选取板材厚度、阳极氧化层厚度、模具间隙、模具温度等因素进行组合实验设计，通过统计分析得到主要因素和交互作用。

2.材料制备
采用真空电弧熔炼-铸态轧制-热轧制备AZ31镁合金板材，取样制备阳极氧化层。

3.限制性模压加工
采用硬合金模具进行模压加工，记录压力、温度等参数，得到板材的力学性能和表面质量。

研究进展：
1.实验结果分析
通过方差分析（ANOVA）得出最优组合方案为板材厚度为1mm、阳极氧化层厚度为10μm、模具间隙为0.05mm、模具温度为160℃，对应材料的屈服强度和延伸率分别为174MPa和17.5%。

2.优化参数探究
根据实验结果，进行模具温度与间隙的交互作用分析，确定最佳阈值为模具温度为150℃，间隙为0.1mm。

3.力学性能评估
采用拉伸试验和显微组织观察等方法，评估板材的力学性能和表面质量，发现其较高的屈服强度和延伸率在实际应用中能够获得更好的机械性能。

结论与展望：
AZ31镁合金板材的限制性模压工艺是可行的，并且在适当的参数范围内能够得到优化的力学性能和表面质量。

未来，需要进一步探究工艺的稳定性和应用范围，以及材料的微观组织与力学性能之间的关系。

挤压温度
(1)锭坯温度是挤压变形时的最重要的参数,它不但影响挤压过程的进
行,还影响成品率,产品的质量以及组织和力学性,理论上可根据合金的相图、塑性图和在结晶图来确定锭坯的温度.低于合金固相线而高于在结晶温度.
(2)锭坯的加热温度主要取决于合金的种类和挤压件的形状,一般在
300℃—450℃时进行挤压.挤压件形状复杂时，锭坯可选用较高的加热温度。

如果锭坯温度过高或挤压过程锭坯温升过大，容易导致挤压件产生热裂。

模具预热温度
镁合金的变形温度范围较窄，与冷模接触时即易产生裂纹。

坯料降温过快降低材料的流动性能。

由于坯料与模具的接触面积较大，变形时间较长，所以模具的加热温度一般要低于坯料的温度。

挤压筒、垫片、模具的温度一般为275℃—425℃。

AZ31B 镁合金挤压工艺研究黄光胜, 汪凌云, 范永革金属成形工艺Vol. 20 №. 5 2002:11-14镁及镁合金是所有金属结构材料中最轻的,其密度只有1. 74g/ cm3 ,是铝的2/ 3 ,比钢轻78.1 %。

与其它金属材料以及工程塑料相比,镁合金具有很高的比强度和比钢度。

镁合金已被誉为21 世纪的金属,近年来在汽车、航空航天、电子工业领域获得了迅速的发展,而且发展前景越来越好[1 ,2 ] 。

作为一种新兴金属材料,镁的现有使用状况远没有充分发挥镁合金材料的潜在优势,镁合金在实际工业应用方面的发展远不及铝合金和钢铁工业,其规模只有铝业的1/ 50 ,钢铁工业的1/ 160[3 ] 。

其主要原因是: (1) 作为工程材料,大多数的镁结构件都来自压铸这一种加工方式,限制了产品品种和类型; (2) 应用范围小,镁压铸件的80 %来自汽车工业,而且90 %又是室温使用的结构件,且主要局限于小体积零件。

由于镁的晶体结构为密排六方,塑性不及面心立方结构的铝,塑性成形能力差[4 ] ,因而镁合金在压铸成形领域优先得到重视和发展。

变形镁合金与铸造镁合金相比,有更优良的综合力学性能,因此为了推动镁合金在航空、航天、汽车、摩托车等领域内的大量应用,发展我国的镁工业,必须大力开发变形镁合金及其生产工艺。

对镁合金的挤压工艺进行了生产性试验研究。

1 实验方法及挤压参数的确定1. 1 实验方法试验合金为AZ31B ,其成分为表1。

在油炉中熔炼,所用原料为Mg(1 级) ,Al (1 级) ,Zn (1级) ,Al-10 %Mn 中间合金。

熔炼过程中采用熔剂保护,石墨模铸造。

棒材与型材铸锭尺寸为<108mm ×250mm ,管材铸锭的尺寸为( <117mm/ <35mm) ×260mm。

铸锭均匀化处理温度为400 ℃,保温时间为12h。

铸锭均匀化处理后,车外皮,再挤压。

棒材与型材在1250t 卧式挤压机上成形,管材在600t 的立式挤压机上成形。

Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2018年第07期·57·文章编号：2095－6835（2018）07－0057－03AZ31B 镁合金笔记本外壳冲压工艺技术研究高孝书，赵雪妮（陕西科技大学，陕西西安710021）摘要：研究了AZ31B 镁合金笔记本外壳冲压成形工艺，分析了单工艺参数和多工艺参数对冲压成形性能的影响，确定了工艺参数对冲压成形深度影响的先后顺序。

研究表明，采用正交优化后的工艺参数组合能显著提高AZ31B 镁合金笔记本外壳的冲压成形性能。

关键词：AZ31B 镁合金；笔记本外壳；冲压；正交优化中图分类号：TG27文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2018.07.057本文选用1.0mm 厚AZ31B 镁合金板材作为研究对象，运用DEFORM 和DYNAFORM 有限元数值模拟与热冲压试验相结合的手段，研究了影响冲压成形性能的单工艺参数以及多工艺参数的组合。

1单工艺参数的影响分析1.1凸模圆角的影响本文研究了凸模圆角半径R p =0.75mm 、1.5mm 、3mm 、6mm 、12mm 的冲压成形情况，直壁圆角半径R c =4mm ，压边力F =9800N ，板材温度T b =250℃，凸模温度T p =100℃，由图1和图2可见，凸模圆角半径（R p ）越大，最大冲压成形深度越大，镁合金的冲压成形性能越好。

1.2凹模直壁圆角的影响如图2所示，凹模直壁圆角半径R c =1mm 、3mm 、5mm 、7mm 、9mm 、11mm 、13mm ，冲压成形深度总体上随凹模直壁圆角半径的增大而增大，在R c =9mm 时，最大冲压成形深度达到最大值，继续增大凹模直壁圆角半径，冲压成形性能降低，从而验证了Chen Fuh-kuo 等提出存在最佳凹模直壁圆角半径的论断。

1.3凸凹模间隙的影响运用DEFORM 对凸凹模间隙Z =1.0mm 、1.1mm 、1.2mm 、1.3mm 、1.4mm 、1.5mm 的成形情况进行模拟计算。

第4期(总第143期)2007年8月机械工程与自动化M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G &　AU T O M A T IO N N o.4A ug.文章编号:1672-6413(2007)04-0081-03AZ 31B 镁合金正挤压成形工艺研究*王向东,张宝红,张治民(中北大学材料科学和工程学院,山西　太原　030051)摘要:研究了A Z31B 镁合金正挤压工艺与模具的设计,试验结果表明A Z31B 镁合金经400℃保温16h 均匀化退火后,在挤压温度为250℃～450℃、挤压比为20的工艺条件下,能挤出具有较高表面质量的制品,而且随着锭坯温度的增加,变形抗力峰值减少,较挤压前能获得比较致密的组织和良好的力学性能。

关键词:A Z 31B 镁合金;正挤压;模具中图分类号:T G376.2 文献标识码:A*国家自然科学基金资助项目(50605059)收稿日期:2007-01-23;修回日期:2007-03-07作者简介:王向东(1982-),男,江苏江阴人,硕士研究生。

0　引言进入20世纪90年代以来,由于镁合金具有一系列的优点,在美、英、日、德等发达国家,镁合金以其巨大的发展势头在航空、汽车、电子通讯等广阔的领域中不断得到开发与应用。

与铸造镁合金相比[1],变形镁合金在组织上更细、成分上更均匀、内部更致密,更具有发展前途和潜力,通过变形可以生产出尺寸多样的管、棒、板、型材及锻件产品,并可以通过材料组织的控制和热处理工艺的应用,获得更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能,从而满足更多样化结构件的需求。

变形镁合金的塑性变形主要有模锻、挤压、轧制等方法,其中挤压是最基本的方法,与其它塑性变形方法相比,经过挤压加工的镁合金产品具有较高的强度、较好的延展性和力学性能。

本研究就是以AZ31B 变形镁合金铸棒为例,采用正挤压加工方法形成镁合金棒材,同时,对其挤压工艺与模具设计进行了初步的研究和探讨。

AZ31B镁合金板材温成形冲压性能研究的开题报告一、研究背景AZ31B镁合金是一种轻质高强度金属材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子以及医疗设备等领域。

然而，由于其晶粒细小、易氧化等特性，AZ31B镁合金常常难以进行加工成形。

因此，在进行AZ31B镁合金加工成形之前，需要对其温成形冲压性能进行深入研究，以提高其加工成形能力和工艺稳定性。

二、研究目的和意义本研究将以AZ31B镁合金板材为对象，采用温成形和冲压工艺研究其力学行为和变形机理，以揭示其内部微观结构和宏观性质之间的关系。

通过研究AZ31B镁合金板材的温成形冲压性能，可以为制定镁合金板材的成形加工工艺提供科学依据，同时为深入开发和利用AZ31B镁合金的应用提供技术支持。

三、研究内容和方法1.研究内容：（1）AZ31B镁合金板材的制备；（2）AZ31B镁合金板材的温度对力学行为的影响；（3）AZ31B镁合金板材在不同温度下的冲压力学行为；（4）AZ31B镁合金板材温成形和冲压变形机理的分析和研究。

2.研究方法：（1）使用工业纯氧将原料粉末在惰性气氛下进行球磨处理，然后使用真空感应熔炼法制备AZ31B镁合金板材；（2）采用万能试验机，通过单调拉伸、剪切实验等探究AZ31B镁合金板材的温度依存性；（3）使用冲压机进行冲压实验，分析AZ31B镁合金板材冲压时的力学行为；（4）通过综合分析实验结果及其金相显微镜观察等手段，深入研究AZ31B镁合金板材的变形机理与内部结构演化规律。

四、预期研究结果通过本研究，预计可以得到AZ31B镁合金板材的力学行为和变形机理数据，进一步分析该材料在温成形和冲压加工过程中的力学响应，并探讨其内部微观结构和宏观性质之间的关系。

这些结果将为AZ31B镁合金的制造和应用提供更为丰富和精细的科学依据。

AZ31镁合金挤压-轧制薄板组织及性能的研究的开题报告
一、研究背景
AZ31镁合金是一种常用的轻质高强度材料，其具有良好的耐腐蚀性、导热性和
抗磨损性等特点，在航空、汽车、电子等领域都有广泛应用。

其中，AZ31镁合金挤压-轧制薄板的制备工艺备受关注，因其制备过程简单，能够在保证高强度的同时获得较为良好的塑性，因此具有广泛的应用前景。

二、研究目的
本研究旨在通过对AZ31镁合金挤压-轧制薄板的组织和性能进行分析，探究挤压-轧制工艺对AZ31镁合金薄板的影响规律，为该类薄板的制备提供可靠的理论依据和
实验数据支持。

三、研究内容
1. 采用挤压和轧制工艺制备AZ31镁合金薄板；
2. 通过扫描电镜、X射线衍射和硬度测试等手段，对挤压-轧制薄板的显微组织
和力学性能进行分析；
3. 探究挤压-轧制工艺对AZ31镁合金薄板组织和力学性能的影响规律。

四、研究方法
1.采用挤压和轧制工艺制备薄板；
2.利用扫描电镜观察薄板显微组织；
3.利用X射线衍射分析AZ31镁合金的晶体结构；
4.利用硬度测试分析挤压-轧制薄板的力学性能。

五、研究意义
通过对AZ31镁合金挤压-轧制薄板的组织和性能研究，可以更深入地理解挤压-
轧制工艺对AZ31镁合金组织和力学性能的影响。

为该类薄板的制备提供实验数据支持，为进一步完善AZ31镁合金材料设计提供理论依据。

硕士学位论文２电磁超声能场对铸轧板坯微观组织和织构的影响因此，其织构分布比普通铸轧板更加散漫，取向极密度更低，晶粒的取向聚集现象更少，但其柱面织构分布却比普通铸轧镁板略高，这是因为在铸轧过程中产生的再结晶组织增加晶粒的柱面取向。

２．４本章小结由ｔ／。

由１／。

图２．１１两种铸轧镁合金带坯的柱面取向分布通过复合能场铸轧实验和普通铸轧实验制备了两种ＡＺ３１Ｂ镁合金铸轧带坯，对比分析两种带坯的微观组织和织构，可得如下结论：（１）复合能场可以使镁合金带坯晶粒明显细化和均匀化。

普通铸轧得到的镁合金带坯平均晶粒尺寸（直径）为７５．８５１．ｔｍ，枝晶网胞发达；复合能场铸轧得到的镁合金带坯平均晶粒尺寸（直径）为４０．５０１．ｔｍ，大部分晶粒为椭球状的等轴晶，有细小的再结晶组织存在。

（２）织构测试表明：两种的镁合金带坯在铸轧过程中均形成以基面织构和柱面织构为主的原始织构。

铸轧带坯在复合能场作用下，原始织构的强度降低，各织构组分分布更均匀，锥面织构组分提高，择优取向较弱。

硕士学位论文３ＡＺ３１Ｂ镁合金温轧的组织、织构和力学性能演变形量的增加而提高，并基本呈现出ＲＤ方向最大，４５０方向次之，ＴＤ方向最小的现象。

复合能场铸轧镁板三个方向的屈服强度、抗拉强度和延伸率始终高于普通铸轧镁板，各向异性程度小于普通铸轧镁板。

而热轧镁板的初始屈服强度、抗拉强度都较高，但在后续温轧中增加缓慢。

（４）三种镁合金板材的延伸率变化规律各不相同：复合能场铸轧镁板的延伸率前四个道次温轧时稳定增加，在第五道次大幅度增加，第六七道次减小；普通铸轧镁板延伸率前两个道次略有减小，然后逐渐增加，最后两道次减小；商用热轧镁板的初始延伸率较大，但在前四道次温轧中逐渐减小，第五道次开始缓慢增加。

（５）在温轧过程中，复合能场铸轧镁板第五道次温轧板材表现出细小均匀的微观组织和散漫的织构分布，其综合力学性能超过同道次的热轧镁板。