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AZ80镁合金组织性能及其成型的关键技术引言金属镁始于1808年为人所知，直到1886年德国才开始将其用于工业领域。
镁有广泛的用途，主要包括烟火制造、冶金，化学、电化学和结构件的应用。
由于镁合金具有重量轻、比强度高、阻尼减振性好等优点，因而将其作为结构件被广泛地应用于航空航天、3C电子产品及交通运输等领域。
目前，这些结构件都以铸造件特别是压铸件的应用为主，高性能的变形镁合金材料还处于研发和推广阶段。
在变形镁合金中。
AZ80镁合金表现出最为优良的力学性能，通过合理改善其形变及热处理工艺能进一步提高其强度。
本文主要介绍镁合金、AZ80镁合金的组织性能和关特征及其成型的关键技术。
1 镁合金及AZ80镁合金的组织性能1.1 镁合金的特点镁合金和铝合金的合金化原理几乎相同，都是通过加入合金元素，产生固溶强化、时效强化、细晶强化及过剩强化作用，以提高合金的机械性能、抗腐蚀性能和耐热性能。
镁合金中常加入的合金元素有Al、Zn、Mn、Zr及稀土元素等。
Al在Mg中即可产生固溶强化作用，又可析出沉淀强化相Mg，Al有助于提高合金强度；Zn在Mg中除固溶强化作用外，也可产生时效强化相MgZn，但效果不如Al显著，一般需与其他合金元素同时加入；Mn加入Mg中主要为提高合金的耐热性和抗蚀性，改善合金的焊接性能；Mg中加入的少量Zr，除细化晶粒外，还从合金的成分来看，目前工业中应用的镁合金主要集中于Mg—Al—Zn、Mg—Zn—Zr、Mg—Re—Zn 和Mg一Re—Zr等几个合金系，其中前两个是发展高强镁合金的基础。
从生产工艺和性能的特点，上述镁合金分为变形镁合金和铸造镁合金两大类，其编号采用汉语拼音字母加序号。
同一系列的镁合金既有可以作为变形合金，又有可以作为铸造合金：其中既可能含Zr又可能不含Zr。
因此，对于不同的镁合金，它的性质特点也会不相同。
金属镁及其合金是迄今在工程上应用的最轻的结构材料，具有其它金属材料不可替代的优越性，镁合金具有以下几个特点：(1)镁合金的比重小，是目前最轻的结构材料，其密度在1.75～1.859/cm³之间，约为铝合合密度的1/3～l/2，约为钛合金的1/3，不到钢密度的1/4。
![数控技术毕业设计(论文)-镁铝合金的应用及成型工艺研究[管理资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/1205b4bac850ad02df804191.png)
职业技术学院毕业论文题目：镁铝合金的应用及成型工艺研究学生：学号：院（系）：职业技术学院专业：数控技术指导教师：2011 年月日作外形复杂构件，管材多用于汽油、润滑油等要求抗腐蚀性的管路系统。
该系列合金包括ZK60(MB15)、ZK61，MB18，MB21等，此类合金的塑性中等，室温下拉伸屈服强度和压缩屈服强度以及高温瞬时强度都明显优于其它合金(如AZ31等)，具有良好的成形和焊接性能，无应力腐蚀倾向。
RE代表稀土元素，该系列合金主要包括ZE10、MB8等。
具有优异的耐热性和耐腐蚀性，一般无应力腐蚀倾向，广泛用于制备薄板或厚板、挤压材和锻件等。
该系列主要包括的是美国HK31，HM21，HM31等。
该类合金具有优良的高温性能，焊接性能良好。
但对人体和环境有一定的危害，通常被限制使用。
.镁合金的四大主要应用领域日前介绍了镁合金目前的主要应用领域,主要分四个方面:随着世界能源危机、资源危机与环境污染问题的日趋严重，节能和轻量化已成为汽车工业的重要问题。
采用镁合金制造摩托车发动机、轮毂、减速器、后扶手及减震系统等部件，不仅能减轻整车质量、提高整车的加速和制动性能，还能降低行使震动、排污量、噪声及油耗，可提高驾乘舒适度。
重庆镁业科技股份有限公司目前已研制出10余种摩托车镁合金压铸件和挤压铸造镁合金轮毂，并组装了镁合金用量为14kg的隆鑫LX150摩托车，开创了我国摩托车大量采用镁合金的先例。
重庆镁业和重庆博奥镁业现已形成镁合金摩托车压铸件300万件、镁合金型材1000吨及镁合金1500吨的年生产能力。
目前我国已有300多万辆摩托车应用了镁合金，可节省油耗数亿元以上。
我国是摩托车生产大国，目前年产量达2500多万辆，连续14年居全球首位，若平均每辆镁合金用量按5kg计算，摩托车工业每年需镁合金约12万多吨。
目前，我国的自行车厂商已将大量镁合金零部件运用于自行车赛车、登山车甚至折叠车等高级车种。
首钢远东、重庆镁业、中华自行车、上海交大、南京华宏等国内企业和研究院所都纷纷推出了镁合金自行车样车，其中首钢远东镁合金车型实现了上市销售，重庆镁业的镁合金自行车实现了产品系列化。
摘要摘要镁合金自身属于一种轻质结构金属材料拥有良好的潜在用途，特别是在汽车工业方面，人们渴望这种轻质金属材料得以应用以达到减重目的以此降低能源消耗减少废气排放。
深冷处理作为一种传统热处理的附加过程，低温环境下能够有效改善镁合金显微组织的分布均匀性，晶粒尺寸得以减小，晶体中第二相的体积分数增加，合金的综合力学性能得到一定程度提升。
作为一种新颖的塑性变形工艺，表面机械研磨处理(SMAT)能够在镁合金表面合成由表及里的稳定的梯度纳米结构，大幅提升材料的硬度与强度，与此同时SMAT中钢球对表面的撞击也会引入残余压应力。
因此，挤压态AZ80变形镁合金选作本课题的实验研究对象，首先分别进行深冷处理和SMAT处理，然后对两种工艺加工后的AZ80镁合金的微观组织演变、硬度与强度变化进行测试，并研究应变控制下的疲劳性能与疲劳断裂行为，阐述低周疲劳的变形机理。
本课题利用金相显微镜研究深冷处理之后的AZ80变形镁合金的微观组织尺寸变化以及第二相的数量变化，以及SMAT加工后的AZ80镁合金的表面到中部的组织分布情况；并检测分析深冷处理前后以及SMAT处理前后AZ80镁合金的维氏显微硬度的差异，测试分析了深冷处理对AZ80镁合金的抗拉强度、屈服强度以及延伸率的变化规律，并利用扫描电子显微镜(SEM)观察断口形貌、解释断裂机制。
利用扫描电子显微镜分析深冷处理前后物相成分变化以及形貌改变，并通过背散射电子衍射(EBSD)检测分析深冷处理前后晶粒取向的变化以及织构分布状态的变化。
通过拉-压疲劳试验机测试深冷处理前后、SMAT处理前后AZ80镁合金在各应变幅下的低周疲劳性能，并分析不同工艺处理对应变控制的低周疲劳性能的影响规律，分析在不同应变幅情况下，变形镁合金AZ80的低周拉-压疲劳的变形机理。
原始挤压态AZ80镁合金横截面的平均晶粒大小约为21.66μm，深冷8h后微观组织的平均晶粒尺寸为19.62μm，相比原始组织的晶粒大小降低了9.42%；深冷24h平均晶粒大小降至17.25μm，相比原始晶粒降低了20.36%；深冷48h之后平均晶粒尺寸为17.92μm，相比原始尺寸降低17.27%，与深冷24h晶粒尺寸无明显差异。
![az80镁合金挤压工艺研究-材料成型控制工程本科毕业设计(论文(1)[管理资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/47f99be14431b90d6d85c7d1.png)
AZ80+0.4%Ce挤压态镁合金热变形各向异性行为研究镁合金作为质量最轻的金属结构材料,是武器装备轻量化的首选材料。
目前大多数镁合金产品是压铸件,其力学性能差、缺陷多,轻量化效果差,只能应用于非承重结构件。
在镁合金中加入稀土元素,可以提高镁合金的力学性能、耐热性和防腐性；另外,采用挤压成形能进一步提高镁合金综合力学性能,使其成为新一代武器装备主承力构件,扩大了镁合金的应用范围。
因此,研究稀土镁合金挤压板材的塑性变形行为的相关基础问题有重要意义。
本文对AZ80+0.4%Ce稀土镁合金的热变形行为、微观组织演化规律和热加工图进行了研究。
（1）采用Gleeble-3500热模拟实验机进行了热压缩试验,获得AZ80+0.4%Ce镁合金在变形温度为300-420℃、应变速率为5×10。
4-5×10-1s-1范围内的应力-应变曲线,通过对流变应力影响因素分析,得出随着温度的升高和应变速率的降低,流变应力、应力峰值、峰值应变逐渐减小；不同取样方向镁合金的应力-应变响应具有明显的力学性能各向异性特征,且随着温度的升高和应变速率的降低,各向异性的特征明显降低。
（2）通过对热压缩试验数据处理,获得AZ80+0.4%Ce稀土镁合金0°、90°、45°三个取样方向的峰值应力本构方程、临界应力和临界应变；随着温度的降低和应变速率的增加,不同取样方向AZ80+0.4%Ce镁合金的临界应力和临界应变均增加,且临界应变值均在峰值应变的30-50%范围内。
不同取样方向临界应变按从小到大顺序排列为0°、90°、45°,这是由不同取样方向临界动态再结晶机制的差异所决定的。
（3）使用金相显微镜对热压缩后镁合金的微观组织进行了观察分析,得出低温高应变速率变形条件下,不同取样方向微观组织演化规律具有明显的各向异性特征,不同取样方向的塑性变形机制差异明显,但随着温度升高和应变速率的降低,三个取样方向的微观组织演化规律逐渐接近,这是力学性能各向异性特征随温度的增加和应变速率的降低而不断降低的根本原因。
AZ80镁合金挤压工艺研究毕业论文目录第1章文献综述 (1)1.1挤压成形工艺研究 (1)1.1.1挤压成形的定义 (1)1.1.2挤压成形的原理 (1)1.1.3金属挤压成形的特点 (2)1.1.4金属挤压成形技术发展的现状 (2)1.1.5金属挤压技术的发展前景 (3)1.2镁和镁合金的介绍 (3)1.2.1镁的介绍 (3)1.2.2镁合金的介绍 (3)1.2.3镁合金的分类 (3)1.2.4镁合金的特点 (4)1.2.5镁合金的发展方向 (5)第2章实验方案 (7)2.1实验材料 (7)2.2正挤压实验 (7)2.3热处理实验 (8)2.3.1实验目的 (8)2.3.2实验设备 (9)2.3.3热处理的类型及工艺参数 (9)2.4金相实验 (10)2.4.1实验目的 (10)2.4.2腐蚀剂的配制 (10)2.4.3金相试样的制备 (10)2.4.4显微硬度测量 (11)2.5力学性能实验 (12)2.5.1拉伸试样的制取 (13)2.5.2实验设备 (15)第3章 AZ80镁合金组织与性能研究 (16)3.1原始材料组织及均匀化组织 (16)3.2挤压的工艺 (19)3.2.1挤压工艺的参数 (19)3.2.2挤压温度对材料性能的影响 (19)3.2.3挤压比对材料性能的影响 (20)3．3挤压后的热处理 (22)第4章结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第1章文献综述1.1挤压成形工艺研究1.1.1挤压成形的定义将金属毛坯放入模具模腔，在强大的压力和一定的速度的作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而确保挤压件具有一定的力学性能。
1.1.2挤压成形的原理挤压成形就是将所需要挤压的坯料加热到所需温度，然后将坯料加入挤压筒，在挤压机的作用下使其通过挤压筒，通过形状、直径的改变使其性能组织发生改变，以获得所需要的结果，如图1-1所示。
1-上模板；2-压板；3-凸模；4-挤压筒；5-凹模；6-下模板图1-1 挤压成形工艺原理示意图1.1.3金属挤压成形技术的特点挤压加工与其它一次塑性加工在本质上的区别就在于，它是在一个近乎密闭的工具，并且是在很高的静压力下进行的变形，因此具有如下基本特性：(1)在变形的同时可以使材料接台，因此可以挤压接合金属粉末、金属碎片、异种金属。
如果有两种金属的变形抗力相差不太大的话，既便在室温也可以通过挤压来接合。
(2)可以使脆性材料变形。
(3)通过一道工序即可得到断面形状与模子出口形状相同的制品。
(4)可以通过一道工序进行大变形量加工。
(5)工具承受很大压力。
(6)坯料断面形状可自由选择。
(7) 工具和材料的接触时间长，容易引起晶粒长大和表面裂纹。
(8)工具和材料的接触面积大，使正挤压的挤压力增太。
(9)一道工序只能加工装入工具体积一定的坯料，增加了材料装卸等附加工序。
同时由于变形及温度的不稳定，使挤压制品的质量在纵向上不均匀。
1.1.4金属的挤压成形技术及发展现状(1) 迅速发展的挤压设备。
总的来说，就是急剧增加的挤压机数量. 不断扩大的挤压力，不断更新的结构型式，不断提高的自动化程度，得到广泛应用的油压挤压机。
(2) 面貌一新的挤压模具。
总的来说，就是从设计得计算、制模的技术、结构的选择、安装与拆卸的方法、新材料的研制以及提高模具寿命等方面都有很大发展。
(3) 不断改进和完善的挤压工艺。
最近这些年，不仅仅只有改进和完善正反向挤压的方法及其工艺，还出现了许多强化挤压过程的新的工艺和方法。
(4)挤压产品的总体结构发生了很大的变化。
20世60年代至今，轻合金挤压材料的平均增长速度远远超过了钢铁材料的增长速度，其每年的平均速度高达9.5%。
1.1.5金属挤压技术的发展前景挤压加工的优势在于非常适合当今社会发展的要求。
因为我们这个时代对高性能材料（即难以被加工和复合材料）的加工会变得越来越多。
而且还需到在低成本的前提下进行许多品种的小批量生产，可以废弃物循环利用来节省资源。
铸锭可以用来进行直接的加工，以便节约对铸锭进行加工的机器占地的面积。
而且机器只要对其产生噪音的声源处进行适当的屏蔽，他对人群的噪音伤害也会随之大大减小。
1.2镁和镁合金的介绍1.2.1镁的介绍镁的外观为银白色，自然界分布比较广的元素中就有镁，它的蕴藏量高达2.77%。
同时，在海水中排第三的富有元素，它在海水中的百分比约为0.13%，镁的种类有很多，大约有60多种，镁的晶体结构为密排六方，在自然界以化合物的形式出现，并且活动性比较高的就是镁，主要存在于白云石，盐矿，地下水以及盐湖。
镁的化合种类比较多，据了解有碳酸盐类，硅酸盐类等。
1.2.2镁合金的介绍最轻的金属结构材料被称为镁合金，它的比强度高于铝合金，低于纤维塑料，它的机加工的成本比较低、具有优良的性能。
而且随着科学技术的发展，镁合金的耐腐蚀性甚至比低碳钢还要好。
它的物理性能，减振性和电磁性能都要高于铝合金，镁合金的力学性能比较好，所以真正压铸的时间比较短，模具可以使用很长的时间，比价适合于成形加工，其次，它的压铸件的性能也比较好，经常可以代替钢，铝合金，和塑料。
而且相对于金属镁，它的易燃性也得到了很大的提高。
它最大的优点就是可以回收利用，可以环保。
就是因为这个优点，被人们称为“21世纪金属”，被应用于汽车，计算机等较多的现代化领域。
1.2.3镁合金的分类镁合金有三种分类方式：分别为是否含锆、主要合金元素和成形的工艺。
首先，按是否含镐可分为含锆镁合金和不含锆镁合金两大类，含镐的镁合金中主要的有：Mg-Ag-Zr 、Mg-Th-Zr、Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr四大系列。
不含镐的镁合金中主要的有：Mg-Mn、Mg-A1、Mg-Zn三大系列。
Zr在镁合金中的主要作用就是用来细化晶粒。
加入镐元素之后美合金的性能随之大大提高，镁合金在室温及高温下的性能有显著的提高。
然后按合金化组元的数目可以分为二元，三元以及多元的合金体系。
平时所见到的镁合金至少都含有两种及以上的合金元素。
生活中我们可以把他们按其中主要的合金元素分为Mg-Li、Mg-Mn、Mg-Al等合金的系列。
最后按照镁合金的成形工艺可以分为铸造镁合金跟变形镁合金。
铸造镁合金就是经过铸造的方法直接加工出来进行使用的镁合金。
变形镁合金就是用各种使镁合金发生塑性变形的然后成形的方法（即挤压，冲压等）加工出来的镁合金。
虽然目前铸造镁合金远比变形镁合金应用广泛，但是镁合金材料经过变形之后，能够使它的组织变细，强度、延展性和力学性能得到更好的发展并且可以在各种不同的场合满足所需要的使用要求。
因此，变形镁合金委会得到更大的发展空间也是未来发展的趋势。
1.2.4镁合金的特点镁合金具有其它金属材料不可替代的独特性，是现如今在工程上应用的最轻的结构材料，镁合金优点如下：1)质量小镁合金的密度小，只有1．89g/cm3,在所有商业金属中质量最小。
它的质量只有铝的2/3,铁的1/4，也是金属结构中最轻的金属材料。
由于镁合金在这方面的优点，所以镁合金以后在航天、航空方面将会被大大的开发利用。
2）导热性能良好由于它的导热性能好，他可以被用来改善现如今使用量非常庞大的电子产品的散热问题，是电子产品的寿命大大提高。
3）比刚度，比强度较高由于镁合金的比刚度、比强度较高，所以在受到同样力的作用下的时候可以消耗更多的变形力。
此外还具有减震，减噪的作用，用于汽车上可以大大提高人们驾车时的安全性跟舒适性。
4）抗电磁干扰性好由于它的抗电磁干扰性能良好，可以被用来作为防电磁干扰产品，减小产品，比如手机外壳等。
5）加工性跟铸造性能好由于镁和铁的化学反应低，所以当压铸时对铸模产生的损耗小，大大的提高了压铸模的使用寿命。
6）切削性能良好切削时候的加工速度远大于其他材料，而且加工的精度高。
7）材料可回收镁合金可以回收循环利用，这正符合了现在提倡的绿色环保的主题，这样不仅降低了使用成本而且节约了资源。
截止到现在，镁合金作为工业中的轻金属材料，只被应用在比较狭小的领域中。
并没有得到广泛的应用。
与铝合金，钢铁材料等其他材料相比，镁合金的使用量还是比较少的。
虽然镁合金的优点很多，但是使用量远不及铝合金跟钢铁材料，主要是由于镁合金还没有得到更多的关注，研究发展都不够充分，所以他的应用围就比较有限。
仅仅从镁合金自身来说，他的缺点如下：（1）塑性变形能力差由于镁的结构为密排六方结构，所以镁合金的变形性能和工艺塑性的提高是镁合金得到广泛应用的关键。
（2）耐磨性，耐腐蚀性差由于镁合金的强度不高，所以镁合金不适用于经常有摩擦的部件的制造。
而由于它的化学活性高，在常温下有时都可能发生氧化，所以镁合金的耐腐蚀性差。
（3）高温下易燃由于镁合金的化学性能比较强，在高温的环境下特别容易发生氧化，所以如何解决镁合金的这个问题的方法也成了材料研究领域的一个热点。
1.2.5镁合金的发展方向（1）高强耐热镁合金现有的镁合金的室温塑性、强度、高温强度和抗蠕变性能都有待进一步提高。
耐热性能差是阻碍镁合金被广泛应用的主要原因。
一旦镁合金在温度较高的环境中的时候，它的化学活性强跟耐高温性差就会使它的整体性能大大的降低。
所以目前镁合金还很难作为需要在高温环境下工作的关键零件。
所以高强耐热镁合金就成为了重点研究的方向。
目前已开发的耐热镁合金中所采用的合金元素主要有RE、SI、Ca及Sr等。
稀土是用来提高镁合金耐热性能的主要元素，QE22、WE54等含有稀土元素的镁合金就具有与铝合金相当的高温强度。
（2）超轻镁合金镁锂合金是迄今为止密度最小的合金材料。
以镁和锂为主要元素而制得的镁锂合金的密度一般为1.35-1.65g/cm3,比普通镁合金轻1/4-1/3,比铝合金轻1/3-1/2，所以镁锂合金也被称为超轻合金。
由于锂的加入，镁的密排六方结构向体心立方结构转变。
锂含量为0-0.5%时，镁锂合金为α相；锂含量为5.7%-10.3%时，为α+β相；锂含量大于10.3%时，为β相。
体心立方结构的β相具有更多的滑移系，故镁锂合金具有更好的变形性能，甚至超塑性。
通常镁锂合金的强度很低，加入AL、Zn、Si、Mn、和RE等元素可提高合金的强度和组织稳定性。
高强超轻镁锂合金的开发是镁合金研究的一个热点。
（3）变形镁合金虽然目前铸造镁合金产品的用量远远大于了变形镁合金的产品用量，但是镁合金材料经过变形之后，能够使它的强度、延展性和力学性能得到更好的发展并且可以在各种不同的场合达到所需要的使用要求。
因此，变形镁合金委会得到更大的发展空间也是未来发展的趋势。
新型变型镁合金及其成型工艺的开发，已受到国外才来哦工作者的高度重视。
第二章实验方案2.1实验材料本次试验所采用的AZ80铸锭均为未经过任何的处理原始态，其合金成分具体参数如表2-1所示：表2-1 实验用AZ80镁合金成分（wt%）2.2正挤压实验先把准备好的铸锭拿出来通过均匀化热处理一下，拿出来空冷至室温。
