本科毕业设计（论文）
镁合金板材各向异性实验研究
刘阳
燕山大学
2014年6月
本科毕业设计（论文）
镁合金板材各向异性实验研究
学院：机械工程学院
专业：轧钢
学生姓名：刘阳
学号：100101010371
指导教师：石宝东
答辩日期：2014/6/20
燕山大学毕业设计（论文）任务书
摘要
摘要
由于具有密度低、比强度和比刚度高等特点，镁合金板日益广泛地应用于交通、家电和通讯领域。由轧制而导致的镁合金晶体的取向特征以及镁合金晶体自身对称性较差的特点，镁合金经常表现出较强的各向异性行为。本论文以此为研究对象，试验确定了三种不同厚度镁合金板材的各向异性行为，通过试验数据研究了AZ31型镁合金板材在室温下的各向异性屈服行为，从而为使用量大、具有良好应用前景的镁合金的各向异性唯象模型提供了大量的实验研究数据。
基于对三种不同厚度AZ31镁合金板材的基本力学性能的研究发现：镁合金板材在不同方向上力学性能不同，所研究的板材的力学性能都表现出了各向异性特征。
进一步研究表明，现有的金属塑性强化模型不能满足工程上的要求，畸变强化理论有利于弥补现有强化模型的缺陷。此外，通过多向单轴拉伸实验，测定了AZ31镁合金板材的初始屈服面和等塑性功面，系统的分析了等塑性功面的演变规律。
关键词AZ31镁合金板；各向异性；拉伸力学性能；屈服面
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Abstract
Due to their good properties，such as low density，high specific strength and high specific stiffness , magnesium alloy sheets are widely applied in transportation , household appliance, communication and many other fields．Because of the orientations of magnesium alloy crystals by rolling and less symmetrical characteristics，magnesium alloys often show strong anisotropy behavior．In this paper, as a research object,Testing to determine the anisotropic behavior of three different thicknesses of magnesium alloy sheet,Through experimental data to study the anisotropic yield behavior of AZ31 magnesium alloy sheet type at room temperature,Anisotropic phenomenological model for the use of magnesium alloy so large,with good prospects of a large number of experimental studies provide data.
Based on the basic mechanical properties of three different thicknesses AZ31 magnesium alloy sheet study found: magnesium alloy sheet in different directions different mechanical properties, the mechanical properties of the sheet are studied showed anisotropy.
Further study showed that the existing metal plastic hardening model can not meet the requirements for building works,to compensate the distortion in favor of strengthening the existing theoretical models to strengthen the theoretical defects.In addition,multi-directional uniaxial tensile test and biaxial loading experiments,we measured the yield surface systems and functions such as shaping the surface of AZ31 magnesium alloy sheet, which systematically analyzes the evolution of the yield surface.
Keywords AZ31 magnesium alloy plate anisotropy ; Anisotropy ;tensile mechanical properties ;yield surface;
目录
摘要.......................................................... I Abstract ..................................................... II 第一章绪论 (1)
1.1课题背景 (1)
1.1.1 镁及镁合金 (1)
1.1.2 镁合金的应用及前景 (3)
1.1.3镁合金的成型工艺 (4)
1.1.4各向异性行为研究进展 (5)
1.2镁合金力学性能 (6)
1.3各向异性行为实验研究进展和存在的问题 (8)
1.4本文的研究内容 (8)
第二章 AZ31镁合金板材室温力学性能研究试验 (9)
2.1AZ31(4MM) (9)
2.1.1拉伸力学性能（σ
屈服应力） (9)
s
2.1.2 应力应变曲线 (9)
2.1.3 小结 (11)
2.2AZ31(6MM) (12)
屈服应力） (12)
2.2.1拉伸力学性能（σ
s
2.2.2 应力应变曲线 (12)
2.2.3 小结 (14)
2.3AZ31(8MM) (15)
屈服应力） (15)
2.3.1拉伸力学性能（σ
s
2.3.2 应力应变曲线 (15)
2.3.3 小结 (17)
第3章屈服面及等塑性功面的演化 (18)
3.1屈服面及等塑形性功面 (18)
3.1.1屈服面的定义 (18)
3.1.2等塑性功面 (18)
3.2屈服面坐标计算 (19)
3.3等塑性功面上的坐标计算 (24)
3.3.1 AZ31（4mm）等塑性功面上的坐标计算 (24)
3.3.2 AZ31（6mm）等塑性功面上的坐标计算 (26)
3.3.3 AZ31（8mm）等塑性功面上的坐标计算 (27)
结论 (29)
参考文献 (30)
致谢 (34)
附录1开题报告 (35)
附录2 文献综述 (41)
附录3 外文翻译 (47)
附录4 外文翻译原文 (52)
第一章绪论
第一章绪论
1.1 课题背景
镁合金板材因其密度低、比强度和比刚度高、导热性好、电磁屏蔽效果佳等特点被广泛应用于交通、家电和通讯等工业和民用领域[1-3]。但其独特的力学行为使加工工艺较为复杂和困难。为了提高镁合金产品的加工精度和成品率，需要对其化学成分和力学性能及各影响因素进行分析。各向异性行为是材料具有的一种普遍特征，表现为在不同方向上力学性能不同，它对材料的成形有很大的影响。目前对镁合金板材各向异性行为的研究开展得较少，现有的理论模型在分析镁合金板材的此种特性时都存在一定的弊端。由此可见，对使用量大、具有良好应用前景的镁合金板材进行各向异性行为分析，可以更好的改进工艺，提高产品质量，具有十分重要的现实意义。1.1.1 镁及镁合金
镁属于密排六方结构，常温下塑性变形能力差，很难加工成板、带、棒及其它型材。其基本的物理数据及其力学性能列于表1.1和1.2中。
表1.1纯镁的一些重要的物理数据[4]
性能单位量值原子序数- 12
原子量- 24
原子价- 2 密度（20°C）g/cm3 1.738 熔点°C 649
沸点°C 1107 热导率（20°C）W/(m·K) 155 燃烧热KJ/Kg 25020
熔化热KJ/Kg 368
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表1.2纯镁力学性能[5]
加工状态抗拉强度屈服强度弹性模量伸长率断面收缩
率
硬度σb/MPa σs/MPa E/GPa δ(%) ψ(%) HBS
铸态11.5 2.5 45 8 9 30
变形状态20.0 9.0 45 11.5 12.5 36 纯镁的晶体结构决定了镁在室温下的塑性较差，另外其抗腐蚀、抗氧化和抗蠕变性能差，因而需要合金化工艺来改进性能。通常所说的镁合金是指已商业化的和正在开发的以镁为主要成分的金属材料，它具有以下主要特点[6-8]：
(1)密度低，质量轻，镁的比重是1.736/gcm3，是铝的2/3，钢的l/4，采用镁合金可以大大减轻结构件的重量，降低能源消耗，减少污染排放，增大运输机械的载重和运输速率。
(2)阻尼性能、抗震性能好，具有高的振动阻尼容量。
(3)高导热性、高电磁屏蔽能力。
(4)高温下具有较好的塑性成形能力，易于挤压、拉拔、冲压和轧制等压力加工，具有良好的切削加工能力。
(5)无毒、无污染，可以回收再利用，不会造成环境污染，被誉为“21世纪的绿色材料”。
目前，国际上多采用美国试验材料协会(ASTM)使用的方法标记镁合金。根据ASTM标准，镁合金的牌号和品级由四部分组成，第一部分为字母，标记合金中的主要元素；第二部分为数字，标记合金中主要元素的质量百分数；第三部分由指定的字母组成，标明合金发展的不同阶段，多数情况下该字母表示合金的纯度；第四部分标明合金的热处理状态。例如：AZ31B—F表示主要合金元素为AI和Zn，其名义含量分别3%和l%，B表示AZ31是含3％AI和1％Zn合金系列的第二位，F表示合金为加工状态。
常用的商业镁合金有AZ31、AZ61和AZ91。AZ31(Mg-3wt.%AI-1wt.%Zn)合金和AZ91合金相比。前者具有更好的塑性，但强度较后者低。AZ61合金性能则介于两者之间。其它常用的商业镁合金系还有AM系列等。
第一章绪论
1.1.2 镁合金的应用及前景
镁合金材料从20世纪40年代开始，被应用于汽车、航空、航天等领域。进入90年代后期，镁合金产品开始用于自行车、电子产品以及其它民用产品领域。
在航空航天领域，镁合金由于密度小，比强度、比刚度高能够有效减轻重量，很早就应用于各种配件的生产，如座舱架、吸气管、导弹舱段、壁板、副蒙皮、直升机上机匣等。
在汽车工业中，变形镁合金板材可热冲压成型方法来制成车身零件，用热锻、热冲压成型工艺生产汽车底盘等承载件。在汽车上使用镁合金零件可以降低汽车起动和行驶惯性，提高加速和减速性能，减少行驶过程中的振动以及减少油耗等。变形镁合金在汽车上主要用来制做壳零件、支撑类结构部件。
在自行车工业，由于镁合金密度小，比强度高，耐冲击，阻尼性好，制造的自车行轻便，舒服，速度快。用镁合金制作自行车车架仅重1．4kg，整车重4kg。
镁合金在3C产业中的应用，表现在这类产品轻，美观，传热好和防电磁屏蔽的能力强，具有环保等优点，如笔记本电脑、数码相机、移动电话外壳等。
镁合金主要的应用领域如表1．1所示。
镁合金材料自身的特性及其在各领域内的广泛应用，使其具有非常好的发展情景。世界上一些发达国家相继出台各自的镁研究计划，以加强镁合金的研究、开发及工业化生产。而我国作为镁的资源大国、生产大国和出口大国，在镁合金的研究开发及应用方面仍严重滞后于发达国家。主要表现在原镁生产技术落后，质量不稳定，镁锭中的夹杂物和有害元素含量超标，难以满足压铸、板材轧制和冲压等高端产品的生产需求，进而出口产品绝大多数是廉价的纯镁锭，利润低效益差。目前，我国已将有关镁及镁合金的开发、应用与产业化列入国家科技攻关项目及863计划。这显示我国镁及镁合金的研究、开发己进入一个新的发展时期。
常用的镁合金中，铸造镁合金产品的用量大于变形镁合金，但经变形的
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镁合金材料可获得更高的强度，更好的延展性及更多样化的力学性能，具有铸造镁合金产品无法取代的优良性能，国际镁协会(IMA)制定的开发与应用镁合金三个阶段中，长期的目标就是要开发变形镁合金。因此，变形镁合金是未来更长远的发展趋势。
表1.1镁合金的主要应用领域[9]
Tab．1.1 Main applications of magnesium alloys
应用领域用途
航空航天领域原子能产业地面运输
物流设备
机械工具
纺织机
印刷
办公用品机器光学仪器
消费用品
飞机：机身、发动机
导弹：火箭、发射台、卫星、发动机
仪器：陀螺仪、罩、雷达零件及波导管、电气装置、地面控制外壳密封装置、辅助设备
汽车、卡车：变速箱体、曲轴箱、传动箱、油盘、缸盖、轮毂、转向盘、刹车中踏板支架、车锁壳体
自行车、摩托车：链条罩、制动片、前导流罩、发动机零件、传动箱盖
爪卡盘及传动装置：大型敏捷用具、台车
链锯及钻机、工艺装备板、水平仪、医疗器械
高速经轴、控制杆
底版、滚筒、印刷板
打字机零件、电传印表机盖、电脑、笔记本电脑
照相机壳，磁带卷轴、摄像机、电视、投影机
梯子、吸尘器零件、椅子、大型旅行箱架、眼镜、助听器、车椅、拐杖
1.1.3镁合金的成型工艺
镁合金最初的工业生产采用的是压铸方法，但压铸得到的镁合金材料存在疏松、气孔等缺陷，难以满足某些特殊使用要求，而且压铸过程产生的废料多，生产成本高。而采用塑性成形技术来制备镁合金，不仅可以消除上述
第一章绪论
缺陷，而且所得到的产品比强度高、致密性和延伸性能好，受到了越来越多的关注[10-12]。镁合金的塑性加工技术复杂多样，主要包括锻造、挤压、轧制、冲压、二次成型及超塑成型等几种[13-24]。然而，因镁合金具有密排六方的晶体结构，晶体内的滑移系较少，因此织构对合金性能的影响要大于其它金属材料，表现出强烈的各向异性特征。这意味着，对其力学性能的各向异性行为，尤其是塑性各向异性分析与研究是必须的并且十分重要[25]。
1.1.4各向异性行为研究进展
物质的某种物理性质(如力学、热学、电学、磁学、光学等)随测量方向不同而表现出不同属性的特征称为各向异性行为[26-27]。
预测材料微观性质方面的变化对其性能的影响是现代材料科学研究目的之一。传统的连续宏观塑性理论是现象学的，通过试验得到，没有给出对应的微观晶体力学基础保证其合理性，如Tresca和Mises准则[28-29]。而大多数现有的屈服准则只适用于各向同性材料，如果要考虑材料的各向异性，屈服表面的差别就更大。事实上，工程上使用的符合各向同性假设的薄板板材并不多。为了准确描述材料的屈服行为，在宏观力学方面，由Hill、Hosford、Lankford、Logan、Gotoh、Barlat、Lian Chen等人[30-39]相继提出一系列屈服函数表达式，有些公式在一定范围内可以很好地描述材料的各向异性，但又各有局限性，因为它们仍停留在宏观层次。在微观力学的方面，人们应用TBH(Taylor-Bishop-Hill)理论进行分析[40-41]，它在晶体学本性方面是清楚的。这种理论更忠实于晶体塑性的物理基础，且适合于解决工业成形问题，但需要较多的计算技巧与计算时间。目前关于镁合金板各向异性力学行为的研究开展得较少，尤其是关于镁合金板各向异性塑性行为的研究。Jan Bohlen等人[42]从3个取样方向研究了稀土镁合金板的织构和各向异性:Kleiner S等人[43]从5个取样方向研究了挤压态AZ61镁合金性能的各向异性；王锦红等人[44]从三种取向上研究了挤压态AZ31镁合金的各向异性力学行为。从已发表的文献看，目前针对镁合金板各向异性屈服函数的理论研究以Cazacu和Barlat等人发表的数学描述最为优化简洁。
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1.2 镁合金力学性能
为提高镁合金产品的加工精度和成品率，首先需要确定镁合金板的力学性能以及温度等因素的影响。镁合金特有的密排六方晶体结构又使其力学性能可能表现出强烈的各向异性，因而加强对镁合金板材力学性能的研究，特别是对其力学性能的各向异性行为的研究，可以为改进镁合金板材的加工工艺提供理论依据，具有指导生产实践的重要意义。
由于板材在轧制时会导致晶粒的择优取向，使得板材在不同方向上的屈服和抗拉强度以及不同方向上的伸长率都有不同，故全面确定板材的力学性能，需要对不同取向的板材试样分别测定力学性能。试样的取向通常是相对于轧制方向定义的，如图1.1(a)。试验采用的ASTM规范规定的片状单轴拉伸试样的规格（这里只给出长试样规格图）和技术要求见图1.1(b)。
1.1(a) 垂直方向TD
第一章绪论
1.1（b）
而对于十字试样国际上没有明确的标准规定，则是根据试验机参数设计得出，见图1.1（c）。
1.1（c）
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1.3 各向异性行为实验研究进展和存在的问题
物质的某种物理性质(如力学、热学、电学、磁学、光学等)随测量方向不同而表现出不同属性的特征称为各向异性行为。目前对镁合金板材各向异性行为的研究开展得较少，现有的理论模型在分析镁合金板材的此种特性时都存在一定的弊端。由此可见，对使用量大、具有良好应用前景的镁合金板材进行各向异性行为分析，可以更好的改进工艺，提高产品质量，具有十分重要的现实意义。国外具有参考价值的实验如下：AZ31B镁合金板材拉伸力学性能的各向异性研究、AZ31B镁合金挤压板材力学性能的各向异性研究、高应变速率下AZ31镁合金的各向异性及拉压不对称性研究等等。近年来, 国内外还加大了对镁合金织构的研究力度,对塑性变形及退火过程中镁合金织构的演变规律及织构对镁合金力学性能的影响等作了系统研究，这都有利于对镁铝合金各向异性行为进行本质上的探索和研究。
但是试验研究镁合金板各向异性塑性屈服行为是一项复杂的研究工作，其复杂性主要来自：(1)镁合金板轧制织构的复杂性以及对轧制工艺的敏感性使得影响镁合金板各向异性行为的非确定因素较多；(2)镁合金HCP晶体结构的较差对称性以及多种微观塑性变形机制的参与使得镁合金板面内屈服曲线的对称性较差，且对拉、压应力具有非对称性；(3)镁合金试验过程中的再结晶和力学性能对温度的敏感性使得试验的重复性差；(4)确定镁合金板各向异性行为所需要的双向拉伸试验和压缩试验难于实施。
1.4 本文的研究内容
本文主要采用三种不同常用厚度的AZ31型镁合金板材(4mm、6mm、8mm)，对其基本力学性能和成形性能进行了系统的分析比较，分析研究了其在相同温度条件下（室温23°C）不同取向上的拉伸力学性能，确定其抗拉强度，屈服强度等，并通过屈服强度测定其屈服面和等塑形功面，系统地研究屈服面的演化规律，更加形象直观的展现了变形镁合金的各向异性行为，为进一步将该函数应用于镁合金板成形加工工艺的研究奠定基础。
第二章AZ31镁合金板材室温力学性能研究实验
为了详尽的研究变形镁合金板的各向异性行为，对三种厚度板材在室温下不同取向上的拉伸力学性能进行全面的测试与计算，确定了屈服强度，测定其屈服面及等塑形功面。
试验所用电子万能试验机简介：
1、试验机型号：INSPECT TABLE100
2、主要功能：主要用于各种金属、非金属、复合材料试样、塑料、轻
质材料和组件的拉伸、压缩、弯曲等力学性能试验，可获
得试验材料的抗拉强度、弯曲强度、压缩强度、弹性模量、
断裂延伸率及屈服强度等参数。
3、技术参数：测试力最大值：3KN或100KN
横梁速度：0.01-400mm/min
行程测量分辨率：<1um
2.1 AZ31 (4mm)
2.1.1拉伸力学性能（σs屈服应力）
表2.1列出了AZ31镁合金板在室温条件下加载应变速率为0.00033S-1时
的屈服应力σ
s 、抗拉强度σ
b
，测试所用的取样方向分别为0°、15°、45°、
60°、75°和90°。从表2.1和图2.2、2.3的结果可见，试样的取向对拉抗强度几乎没有影响，但屈服强度沿0°- 15°- 45°- 60°- 75°- 90°的方向先减小后增加然后再减小再增加。
表2.1 AZ31(4mm)镁合金板的室温拉伸性能
Tab.2.1 Room-temperature tensile properties of AZ31(4 mm)
材质应变速率
屈服应力σs(MPa) 抗拉强度σb (MPa)
0 15 30 45 60 75 90 0 15 30 45 60 75 90
AZ31 0.00033 117 89 98 100 76 85 99 306 306 289 302 296 308 309 2.1.2 应力应变曲线
图2.1显示此类镁合金板在0°取样方向上单轴拉伸的应力应变曲线，从测定的两个试样结果可见，两者在均匀变形阶段(颈缩前)几乎是重合的，表
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明试验的重复性很好。
图2.1AZ31(4mm)镁合金板材在0°取向的单轴拉伸力学性能：
(a)工程应力-应变曲线 (b)真应力-应变曲线
Fig.2.1 Uniaxial tensile mechanical properties of AZ31(4mm) at 0°
(a)Engineering stress—true strain curves (b) True stress-tree strain curves
图2.2 AZ31(4 mm)在0°、15°、30°、45°、60°、75°和 90°七个取向上的
单轴拉伸真应力-真应变曲线
Fig.2.2 Uniaxial tensile true stress-true strain curves of AZ31 (4mm) at
第二章AZ31镁合金板材室温力学性能研究实验
0°、15°、30°、45°、60°、75°and 90°.
图2.3 AZ31(4 mm)在六个取向上的单轴拉伸真应力-真应变曲线（室温）Fig.2.3 Uniaxial tensile true stress-true strain curves of AZ31 (4mm) at
six different orientations(at room temperature).
从图2.2和图2.3所示的不同取样方向真应力一真应变曲线的比较可见，试样取向对此板材的拉伸力学性能的影响非常明显，因而其不同取向上表现出了明显的各向异性行为。
2.1.3 小结
在室温下，所测得的镁合金板在进入塑性状态后在不同取样方向上均表
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现较明显的应变强化效应。AZ3I（4mm）镁合金板材在拉伸力学性能上表现出了明显的各向异性行为，屈服强度随取样方向的不同有明显地变化，抗拉强度几乎不变，且前者表现出随角度的增加屈服强度有先增加后减小的趋势。
2.2 AZ31 (6mm)
2.2.1拉伸力学性能（σs屈服应力）
表2.2列出了AZ31镁合金板在室温条件下加载应变速率为0.00033S-1时
的屈服应力σ
s 、抗拉强度σ
b
，测试所用的取样方向分别为0°、15°、45°、
60°、75°和90°，由于实验记录错误45°方向上第二个试样实验数据不做应用。从表2.2和图2.5、2.6的结果可见，试样的取向对拉抗强度几乎没有影响，但屈服强度沿0°- 15°- 45°- 60°- 75°- 90°的方向有先增加然后再减小的趋势。
材质应变速率
屈服应力σs(MPa) 抗拉强度σb (MPa)
0 15 30 45 60 75 90 0 15 30 45 60 75 90
AZ31 0.00033 82 95 89 103 106 76 74 283 302 295 306 301 295 305 表2.2 AZ31(6mm)镁合金板的室温拉伸性能
Tab.2.2 Room-temperature tensile properties of AZ31 (6mm)
2.2.2 应力应变曲线
图2.3显示此类镁合金板在0°取样方向上单轴拉伸的应力应变曲线，从测定的两个试样结果可见，两者在均匀变形阶段(颈缩前)几乎是重合的，表明试验的重复性很好。
图2.4 AZ31(6mm)镁合金板材在0°取向的单轴拉伸力学性能：
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。挤压温度定为400 ℃,挤压筒和模具温度比挤压温度低,取380 ℃。为满足组织和力学性能要求,一般挤压比λ≥8 ,棒材的λ为10 ～25 ,管材、型材的λ为10 ～45。选择挤压速度为1 ～2. 5 m/ min。对铸锭和挤压出的棒材、管材、型材取样,在OLYMPUS 金相显微镜上进行微观组织观察。在WE2100 万能材料试验机上对棒材、管材、型材进行室温力学性能测试。 1. 2 挤压参数的确定 (1)挤压温度的确定。 挤压温度是挤压参数中最活跃的因素,它不但影响挤压过程的进行,还影响收得率、产品的质量以及力学性能等。从理论上考虑,应根据合金的相图、塑性图、和再结晶图[5 ] ,即挤压温度应低于合金的固相线高于再结晶温度,并且是塑性较好的温度,但实际上远比此复杂,尤其对镁合金而言,它易烧、易爆,需要格外注意。根据以上因素综合考虑,将镁合金的挤压温度定为300～450 ℃ [6 ] ,挤压筒、垫片、模具的温度一般比挤压温度低25 ℃,以补偿由于摩擦热、变形热而引起的温升。考虑到以上情况, 对AZ31B 而言, 取挤压温度为400 ℃。 (2)挤压速度的确定。 选择挤压速度的原则是,在保证制品不产生表面裂纹毛刺和扭拧、弯曲、波浪、间隙、扩(并) 口以及尺寸等重量问题的前提下,当挤压机能力允许时,速度越快越好。但挤压速度的确定同挤压温度一样,也十分复杂。挤压速度的大小受合金、状态、毛料、尺寸、挤压方法、挤压力、工具、制品复杂程度、挤压温度、模孔数量、润滑条件等的影响[7 ,8 ] 。因此综合考虑,AZ31B 的挤压速度定为1～2. 5m/ min。 (3)挤压比的确定。 为使镁合金在挤压过程中达到正常的加工效果,必须使断面减缩率保持在一定的范围内[6 ] 。试验的挤压比确定为:棒材的λ为10～25 ,管材、型材的λ为10～45 。 2 试验结果 2. 1 铸锭组织 铸锭的铸态组织如图1 ,基体为α固溶体,在基体上存在大量粗大枝晶, 少量的第二相
镁及镁合金板材的生产工艺流程(一) 镁及镁合金板材的生产工艺流程为: 1、熔炼与铸锭 熔炼包括熔化、合金化、精炼、晶粒细化、过滤等冶金和物理化学过程,通常在反射炉或坩埚炉内进行。镁及镁合金的熔点都在650℃左右,它们极易氧化且随温度的升高而加剧。当温度超过约850℃时,熔体的表面立即燃烧,故熔炼时必须用熔剂覆盖或以保护性气体保护。镁及镁合金在熔融和燃烧状态下遇水、含水(包括结晶水)物质和液态防火介质都可能导致剧烈爆炸,因此,在生产的全过程中注意安全是至关重要的。以隔离空气为主的覆盖熔剂和以提高熔体质量为主的精炼熔剂都是碱金属或碱土金属的氯化物和氟化物。除气(主要是氢)随熔剂精炼进行,也可向熔体中通入活性气体(如氯气)。对凝固时的晶粒粗大倾向,据合金的不同可采取控制熔体温度、向熔体加入微量元素进行变质处理等加以抑制,即晶粒细化(见铸锭晶粒的细化处理)。铸锭通常采用半连续铸锭法。除封闭式铸锭外,流槽和结晶器中裸露的金属,必须用s0:或SF。等气体保护。要科学地确定和控制各项铸造参数,以防止铸锭发生热裂,并降低冷隔深度和减少金属间化合物的形成和聚集。除镁一钇系合金外,铸锭的冷裂倾向小。 2、加热与热轧 铸锭在加热前必须铣面(见有色金属合金锭坯铣面),彻底去除冷隔和偏析物等表面缺陷;合金元素含量高和含锆、钇等的合金还要经均匀化处理(见有色金属合金锭坯均匀化)。铸锭加热时应避免直接热辐射和避免火焰同铝接触,以防局部过热、熔化或燃烧。根据合金的不同加热温度控制在370~510℃范围内。除含锂高的超轻合金有晶型转变外,余者皆为密排六方晶型,塑性差,但变形能力随加热温度的提高和晶粒尺寸的减小而提高,并比立方晶型的金属提高得更快。热轧的总变形量可以达到96%。严格控制终轧温度是保证热加工状态成品板材的力学性能并防止板坯及薄板产生裂纹的重要途径。晶粒粗大的铸锭和厚度较小的热轧成品,有的要进行二
汽车镁合金轮毂项目 可行性研究报告 xxx投资公司
第一章项目总论 一、项目概况 （一）项目名称 汽车镁合金轮毂项目 （二）项目选址 xx产业示范中心 项目建设方案力求在满足项目产品生产工艺、消防安全、环境保护卫生等要求的前提下尽量合并建筑；充分利用自然空间，坚决贯彻执行“十分珍惜和合理利用土地”的基本国策，因地制宜合理布置。 （三）项目用地规模 项目总用地面积14987.49平方米（折合约22.47亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数53.58%，建筑容积率1.11，建设区域绿化覆盖率6.33%，固定资产投资强度173.52万元/亩。 （五）土建工程指标 项目净用地面积14987.49平方米，建筑物基底占地面积8030.30平方米，总建筑面积16636.11平方米，其中：规划建设主体工程11056.56平方米，项目规划绿化面积1052.99平方米。 （六）设备选型方案
项目计划购置设备共计121台（套），设备购置费1782.56万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量874847.23千瓦时，折合107.52吨标准煤。 2、项目年总用水量4368.47立方米，折合0.37吨标准煤。 3、“汽车镁合金轮毂项目投资建设项目”，年用电量874847.23千瓦时，年总用水量4368.47立方米，项目年综合总耗能量（当量值）107.89 吨标准煤/年。达产年综合节能量44.07吨标准煤/年，项目总节能率 23.05%，能源利用效果良好。 （八）环境保护 项目符合xx产业示范中心发展规划，符合xx产业示范中心产业结构 调整规划和国家的产业发展政策；对产生的各类污染物都采取了切实可行 的治理措施，严格控制在国家规定的排放标准内，项目建设不会对区域生 态环境产生明显的影响。 （九）项目总投资及资金构成 项目预计总投资4588.15万元，其中：固定资产投资3898.99万元， 占项目总投资的84.98%；流动资金689.16万元，占项目总投资的15.02%。 （十）资金筹措 该项目现阶段投资均由企业自筹。 （十一）项目预期经济效益规划目标
内蒙古科技大学 课程论文 论文题目：孪生在镁合金中 的作用机理 学科专业： 姓名： 指导老师：教授
目录 摘要 (3) 第一章镁的基本性质 (4) 第二章镁合金中的的孪生现象 (5) 第三章镁合金孪生的晶体学 (6) （1）孪生和镁合金 (6) （2）孪生的类型及相关知识 (6) 第四章孪生对力学性能的影响 (8) 第五章孪生对塑性变形的影响 (10) 第六章影响孪生的主要因素 (11) （1）晶粒大小 (11) （2）变形量对孪晶形貌和分数的影响 (12) （3）变形速率对孪晶组织的影响 (13) （4）晶粒取向 (15) （5）变形温度 (16) 第六章孪生对塑性变形的贡献 (16) 第七章结论 (18) 参考文献 (19)
摘要 镁合金的资源丰富，应用广泛，具有独特的优越性能, 如高的比强度和比刚度、良好的机加工性能、可回收循环利用等, 是目前最轻的金属结构材料。广泛应用于航天，汽车等领域。镁合金多为密排六方结构(hcp) ，滑移系较少。孪生变形作为其重要的塑性变形协调机制。影响着镁合金的各项性能，所以研究孪生在镁合金的作用机理变的尤为重要。所以研究镁合金不同变形机制、变形工艺与组织、性能之间的相互影响, 对于优化塑性变形工艺、促进镁合金均匀变形、改善镁合金的延性和强度、探索开发适合工业化生产的高性能变形镁合金材料及其制备工艺具有重要的促进作用。
第1章镁的基本性质 镁为元素周期表中第三周期元素，银白色金属，其基本物理性能列于表1。由表可以看出镁在20℃的时候密度只有1.738留cm，，是常用结构材料中最轻的金属，镁的这一特征与其优越的力学性能相结合成为大多数镁基结构材料应用基础。镁在金属中是电化学顺序最后的一个，因此镁还具有很高的化学活泼性。镁在潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、有机酸、甲醇等介质中均会引起剧烈的腐蚀，但镁在干燥的大气、碳酸盐、氟化物、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、汽油、煤油及不含水和酸的润滑油中却很稳定[1]。在室温下，镁的表面能与空气中的氧起作用，形成保护性的氧化镁薄膜，但由于氧化镁薄膜比较脆，而且也不像氧化铝薄膜那样致密，所以其耐腐蚀胜很差，镁的室温塑性很差。纯镁单晶体的临界切应力(CRSS)只有(48~49)×105Pa，纯镁多晶体的强度和硬度也很低，因此都不能直接用来做结构材料。表1是纯镁的一些重要的物理数据。 表1 纯镁的一些重要物理数据
X射线衍射分析在镁合金塑性成形研究中的应用现状 摘要：X射线衍射分析在镁合金塑性成形中已经得到了广泛的应用，这里综述了X射线衍射分析在变形镁合金物相分析以及晶体取向分析等方面的应用，最后展望了X射线衍射分析在镁合金塑性成形，尤其是精密塑性成形中的广阔的应用前景。 关键字：X射线衍射分析,镁合金,塑性成形，物相分析，晶体取向分析 科技与经济的发展，要求材料工业必须处于领先地位。为提高材料性能、挖掘材料潜力、扩大材料应用范围及研制新材料，人们越来越把注意力集中到研究材料的微观性质上，因为任何材料的宏观性能都是由其微观组织结构决定的。 常规的光学金相法近年来虽有重大改进，但其分辨率受光波衍射的限制，只能提供微米数量级的形貌图象，不能把显微形貌、成分和结构分析有机地结合起来。然而，应用现代分析测试仪器和方法，就能精确地在材料微观尺度的区域内同时取得显微形貌、成分和结构及性能等各方面的信息，进行综合分析，确切地鉴定材料的组织结构本质。 材料现代测试分析技术是关于材料成分、结构、微观形貌与缺陷等的现代分析、测试技术及其有关理论基础的科学。它不仅包括材料（整体的）成分、结构分析，也包括材料表面与界面分析、微区分析、形貌分析等诸多内容。此外，材料现代测试分析技术还有助于创立新的理论，发明新的技术和方法。科学技术上的重大成就和科学研究新领域的开辟，往往是以测试方法和仪器的突破为先导，“在诺贝尔物理和化学奖中，大约有四分之一是属于测试方法和仪器创新的”。 材料分析是通过对表征材料的物理性质参数及其变化（称为测量信号或特征信息）的检测实现的。即材料分析的基本原理是指测量信号与材料成分、结构等的特征关系。此外，通过采用各种不同的测量信号（相应地具有与材料的不同特征关系）形成了各种不同的材料分析方法[1]。 基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的各种性质建立的各种分析方法已成为材料现代测试分析方法的重要组成部分，其中，X射线衍射分析（XRD）已逐步发展成为一种极其重要的材料现代测试分析方法并广泛应用于金属材料、无机非金属材料和有机材料的结构以及性能研究当中。
镁合金型材的挤压方法分析 镁合金型材挤压方法 用挤压方法生产型材的工艺。挤压型材分空心型材和实心型材两大类。空心型材是指横断面有一个或多个封闭通孔的型材。实心挤压型材约占全部挤压型材品种规格的65%，而异形断面型材又占实心断面型材的大部分，其次是空心挤压型材。同其他方法诸如轧制、模锻生产的型材相比，挤压型材的强度较高。挤压工具更换比较简单，可小批量生产。采用挤压法生产复杂形状制品，尤其是断面变化很大的制品，可以大大减少机械加工量，减少金属损耗，提高零件和结构的使用性能。 挤压实心型材多采用正向挤压法、反向挤压法及联合挤压法。联合挤压法目前用得不多。空心型材的挤压可根据空心型材的外形、孔数(在单孔挤压时则是孔的断面形状和尺寸)、孔对型材断面中心位置的非对称分布程度及其他因素，采用穿孔针法和焊合挤压法(见组合模挤压)。前者采用空心锭坯或实心锭坯进行正向挤压或反向挤压；后者适合于对焊合性能好的金属和合金进行正向挤压。 在选择挤压方法时，要根据型材外形、挤压机结构、残料多少以及残料同制品分离的方法、挤压筒容积利用系数、型材质量要求(壁厚差、内表面质量和宏观组织)、受力条件和金属流动速度等指标，做全面权衡，选定最佳的镁合金挤压方法。生产多孔型材、内孔直径很小的型材；内孔位置分布非常不对称的型材和内孔形状复杂的型材时，不能采用穿孔针法。生产不允许有焊缝的内部轮廓异形材及焊合性能不好的合金。如硬铝、镁铝系合金、黄铜、青铜、白铜、钛、锆、钢等的空心型材不能采用焊合挤压法。 镁合金型材工艺制定 型材挤压工艺主要包括锭坯尺寸选择、挤压温度确定、金属流动速度确定、工艺过程制定、润滑剂及施加方式选择。挤压型材时多采用实心圆断面锭坯，只有在挤压内孔形状简单、尺寸较大的空心型材时才采用空心圆断面锭坯。锭坯的尺寸决定型材质量和挤压过程的技术经济指标，在选择锭坯时应使其体积达到最大值，以提高成品率。在可以使用几个不同尺寸的挤压筒时，宜采用直径最小的锭坯。型材挤压的温度范围、金属流动速度大小、润滑剂种类和润滑方式等同钢管挤压的相同。
本科毕业设计（论文） 镁合金板材各向异性实验研究 刘阳 燕山大学 2014年6月
本科毕业设计（论文） 镁合金板材各向异性实验研究 学院：机械工程学院 专业：轧钢 学生姓名：刘阳 学号：100101010371 指导教师：石宝东 答辩日期：2014/6/20
燕山大学毕业设计（论文）任务书
摘要 摘要 由于具有密度低、比强度和比刚度高等特点，镁合金板日益广泛地应用于交通、家电和通讯领域。由轧制而导致的镁合金晶体的取向特征以及镁合金晶体自身对称性较差的特点，镁合金经常表现出较强的各向异性行为。本论文以此为研究对象，试验确定了三种不同厚度镁合金板材的各向异性行为，通过试验数据研究了AZ31型镁合金板材在室温下的各向异性屈服行为，从而为使用量大、具有良好应用前景的镁合金的各向异性唯象模型提供了大量的实验研究数据。 基于对三种不同厚度AZ31镁合金板材的基本力学性能的研究发现：镁合金板材在不同方向上力学性能不同，所研究的板材的力学性能都表现出了各向异性特征。 进一步研究表明，现有的金属塑性强化模型不能满足工程上的要求，畸变强化理论有利于弥补现有强化模型的缺陷。此外，通过多向单轴拉伸实验，测定了AZ31镁合金板材的初始屈服面和等塑性功面，系统的分析了等塑性功面的演变规律。 关键词AZ31镁合金板；各向异性；拉伸力学性能；屈服面
燕山大学本科生毕业设计（论文） Abstract Due to their good properties，such as low density，high specific strength and high specific stiffness , magnesium alloy sheets are widely applied in transportation , household appliance, communication and many other fields．Because of the orientations of magnesium alloy crystals by rolling and less symmetrical characteristics，magnesium alloys often show strong anisotropy behavior．In this paper, as a research object,Testing to determine the anisotropic behavior of three different thicknesses of magnesium alloy sheet,Through experimental data to study the anisotropic yield behavior of AZ31 magnesium alloy sheet type at room temperature,Anisotropic phenomenological model for the use of magnesium alloy so large,with good prospects of a large number of experimental studies provide data. Based on the basic mechanical properties of three different thicknesses AZ31 magnesium alloy sheet study found: magnesium alloy sheet in different directions different mechanical properties, the mechanical properties of the sheet are studied showed anisotropy. Further study showed that the existing metal plastic hardening model can not meet the requirements for building works,to compensate the distortion in favor of strengthening the existing theoretical models to strengthen the theoretical defects.In addition,multi-directional uniaxial tensile test and biaxial loading experiments,we measured the yield surface systems and functions such as shaping the surface of AZ31 magnesium alloy sheet, which systematically analyzes the evolution of the yield surface. Keywords AZ31 magnesium alloy plate anisotropy ; Anisotropy ;tensile mechanical properties ;yield surface;
镁合金车轮项目 可行性研究报告 规划设计 / 投资分析
镁合金车轮项目可行性研究报告说明 该镁合金车轮项目计划总投资9518.25万元，其中：固定资产投资7295.30万元，占项目总投资的76.65%；流动资金2222.95万元，占项目 总投资的23.35%。 达产年营业收入17582.00万元，总成本费用13870.42万元，税金及 附加179.44万元，利润总额3711.58万元，利税总额4402.96万元，税后 净利润2783.68万元，达产年纳税总额1619.27万元；达产年投资利润率38.99%，投资利税率46.26%，投资回报率29.25%，全部投资回收期4.92年，提供就业职位311个。 认真贯彻执行“三高、三少”的原则。“三高”即：高起点、高水平、高投资回报率；“三少”即：少占地、少能耗、少排放。 ...... 主要内容：项目概况、建设背景及必要性分析、项目市场分析、建设 规划分析、项目选址、土建工程说明、工艺方案说明、项目环境影响分析、安全生产经营、项目风险应对说明、项目节能方案、项目实施安排、投资 计划、项目经营收益分析、项目评价结论等。
第一章项目概况 一、项目概况 （一）项目名称 镁合金车轮项目 （二）项目选址 某某经济示范中心 （三）项目用地规模 项目总用地面积29501.41平方米（折合约44.23亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数69.60%，建筑容积率1.67，建设区域绿化覆盖率7.64%，固定资产投资强度164.94万元/亩。 （五）土建工程指标 项目净用地面积29501.41平方米，建筑物基底占地面积20532.98平方米，总建筑面积49267.35平方米，其中：规划建设主体工程33656.54平方米，项目规划绿化面积3763.34平方米。 （六）设备选型方案 项目计划购置设备共计139台（套），设备购置费3361.30万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量458904.24千瓦时，折合56.40吨标准煤。
镁及镁合金挤压工业及技术发展概况与趋势 刘静安，吴小源，刘志铭 摘要：本文详细阐述了挤压成形在轻合金材料加工中的重要地位，指出热挤压成形是镁及镁合金材料最重要的加工方法，介绍了国内外镁及镁合金挤压工业与技术的发展概况与趋势。 关键词：镁及镁合金材料；挤压工业与技术；国内外发展概况与趋势 1挤压成形在轻合金材料加工中的重要地位[1,4] 挤压成形在轻合金材料加工中占有特殊重要的地位，这是因为近年来随着科学技术的不断进步和国民经济的飞速发展，使用部门对轻合金产品的精度、形状、表面光洁度和组织性能等各种质量指标提出了新的要求。而向用户保证供应符合各种质量要求的轻合金产品，采用挤压加工技术生产比其它压力加工方法（如轧制、锻造等）有更大的优越性和可靠性。归纳起来，挤压加工有下列特点： （1）在挤压过程中，被挤压金属在变形区能获得比轧制、锻造更为强烈的三向压缩应力状态，可充分发挥被加工金属本身的塑性。因此，用挤压法可加工那些用轧制法或锻造法加工有困难甚至无法加工的低塑性难变形的金属或合金。对于某些必需用轧制或锻造法进行加工的材料，如7A04、7075、5A06、MB15、粉末钛合金等合金的锻件等，也常用挤压法先对铸锭进行开坯，以改善其组织，提高其塑性。目前，挤压仍然是可以用铸锭直接生产产品的最优越的方法。 （2）挤压法不但可以生产断面形状较简单的管、棒、型、线产品，而且可生产断面变化、形状极复杂的型材和管材，如阶段变断面型材、逐渐变断面型材、带异形加强筋的整体壁板型材、形状极其复杂的空心型材和变断面管材、多孔管材等。这类产品用轧制法或其它压力加工法生产是很困难的，甚至是不可能的。异形整体型材可简化冷成形、铆焊、切削、化铣等复杂的加工工程，这对于减少设备投资、节能、提高金属利用率、降低产品的总成本具有重大社会、经济效益。 （3）具有加工灵活性很大，只需要更换模子等挤压工具即可在一台设备上生产形状、规格和品种不同的制品，更换挤压工模具的操作简便易行、费时少、功效高。这种加工方法对订货批量小、品种规格多的轻合金材料加工生产厂最为经济适用。 （4）挤压制品的精度比热轧、锻造产品的高，制品表面质量也较好。随着工艺水平的提高和模具品种的改进，现已能生产壁厚为（0.15-0.2）0.05mm、表面粗糙度达Ra0.8m的超薄、超高精度、高品质表面的轻合金型材。这不仅大大减少了总工作量和简化后部工序，同时也提高了被挤压金属材料的综合利用率和成品率。 （5）对某些具有挤压效应的轻合金来说，其挤压制品在淬火时效后，纵向强度性能（b、0.2）远比其它方法加工的同类产品要高。这对挖掘轻合金材料潜力，满足特殊使用要求具有实用价值。 （6）工艺流程减短、生产操作方便，一次挤压可获得比模锻或成形轧制等方法面积更大的整体结构部件，而且设备投资少、模具费用低、经济效益高。
江苏成立镁合金车轮公司 可行性报告 规划设计/投资分析/产业运营
报告摘要说明 环境污染和能源短缺促使日益发达的汽车工业大力推进构件轻量化，镁合金是非常轻的结构材料之一，构件采用镁合金制造可以在减重的同时不降低结构强度，受到汽车工业的青睐。轮毂作为汽车的主要组成部件，其轻量化是汽车节能减排的有效途径。镁合金具有高的比强度和比刚度，减震性能优异，降噪效果良好，而且具有优异的铸造性能，这些优点使得镁合金在轮毂轻量化方面具有广阔的应用前景。 xxx（集团）有限公司由xxx科技公司（以下简称“A公司”）与xxx有限责任公司（以下简称“B公司”）共同出资成立，其中：A公司出资480.0万元，占公司股份51%；B公司出资460.0万元，占公司股份49%。 xxx（集团）有限公司以镁合金车轮产业为核心，依托A公司的渠道资源和B公司的行业经验，xxx（集团）有限公司将快速形成行业竞争力，通过3-5年的发展，成为区域内行业龙头，带动并促进全行业的发展。 xxx（集团）有限公司计划总投资16248.03万元，其中：固定资产投资11936.06万元，占总投资的73.46%；流动资金4311.97万元，占总投资的26.54%。
根据规划，xxx（集团）有限公司正常经营年份可实现营业收入36939.00万元，总成本费用29471.88万元，税金及附加294.61万元，利润总额7467.12万元，利税总额8791.68万元，税后净利润5600.34万元，纳税总额3191.34万元，投资利润率45.96%，投资利税率 54.11%，投资回报率34.47%，全部投资回收期4.40年，提供就业职位758个。 镁是地壳中含量高、分布广的元素之一，自然界中以化合态的形式存在，主要分布于白云石矿、盐湖、海水等资源中，镁在地壳表层中储量位 居所有元素第8位，占比为1.9%(质量比)。目前已知的含镁矿物有60多种，具有工业价值的有：菱镁矿(MgCO3)，含镁28.8%；白云石矿(MgCO3CaCO3)，含镁13.2%；光卤石(KClMgCl26H2O)，含镁8.8%。世界各地还有很多含镁 的盐湖、地下卤水和盐矿床。值得注意的是，海水是取之不尽的镁资源库，据估算，1立方公里的海水中含有130多万吨的镁。
镁合金的特点 在纯镁中加入某些有用的合金元素可获得不同的镁砂合金，它们不仅具有镁的各种特性，而且能大大改善镁的物理、化学和力学性能，扩大其应用领域。目前，已开发出几十种不同性能的镁合金，形成了镁合金体系。 大多数镁合金具有以下特点： （1）镁合金的密度比纯镁（1.738g·cm-3）稍高，为1.74-1.85g·cm-3，比铝合金低36%，比锌合金低73%，仅为钢铁的1/4，因而其比强度、比刚度很高。镁合金是目前世界上最轻的结构材料，采用镁合金制作零部件，可减轻结构重量，降低能源消耗，减少污染物排放，增大运输机械的载重量和速度，是航空航天和交通运输工具轻量化的良好材料。 （2）镁合金的比弹性模量与高强度铝合金、合金钢大致相同，用镁合金制造刚性好的整体构件，十分有利。镁合金的焊接性能和抗疲劳性能也不错。 （3）镁合金弹性模量较低，当受外力作用时应力分布更为均匀，避免过高的应力集中。 （4）镁合金有高的振动阻尼容量，即高的减振性、低惯性。 （5）镁及其合金在高温和常温下都具有一定的塑性,因此可用压力加工的方法获得各种规格的棒材、管材、型材、锻件、模锻件和板材以及压铸件、冲压件和粉材等。 （6）镁合金具有优良的切削加工性能，其切削速度大大高于其他金属，因其较高的稳定性，铸件的铸造和加工尺寸精度高。 （7）镁在碱性环境下是稳定的，有抗盐雾腐蚀性能。 （8）镁与铁的反应性低，压铸时铸模熔损少，使用寿命长，镁的压铸速度比铝高。 （9）镁在铸造工业方面具有较大的适应性，几乎所有的特种铸造工艺都可以铸造。 与其他合金材料相比，镁合金也存在如下缺点： （1）镁的化学活性很强，在空气中易氧化，易燃烧，且生成的氧化膜疏松，所以镁合金必须在专门的熔剂覆盖下或保护气氛下熔炼。加工车间和制粉车间要特别注意防火。 （2）抗盐水腐蚀能力差，因此必须进行防腐处理。 （3）同钢铁材料接触时，易产生电化学腐蚀。 （4）杨氏模量、疲劳强度和冲击值等零件设计方面的材料性能比铝低。当代替铝合金制零件时，厚度要增加，有时得不到所期望的轻量效果。
铝镁合金粉项目可行性研究报告 中咨国联出品
目录 第一章总论 (9) 1.1项目概要 (9) 1.1.1项目名称 (9) 1.1.2项目建设单位 (9) 1.1.3项目建设性质 (9) 1.1.4项目建设地点 (9) 1.1.5项目负责人 (9) 1.1.6项目投资规模 (10) 1.1.7项目建设规模 (10) 1.1.8项目资金来源 (12) 1.1.9项目建设期限 (12) 1.2项目建设单位介绍 (12) 1.3编制依据 (12) 1.4编制原则 (13) 1.5研究范围 (14) 1.6主要经济技术指标 (14) 1.7综合评价 (16) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (17) 2.1项目提出背景 (17) 2.2本次建设项目发起缘由 (19) 2.3项目建设必要性分析 (19) 2.3.1促进我国铝镁合金粉产业快速发展的需要 (20) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (20) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (21) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (21) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (21) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (22) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (22) 2.4项目可行性分析 (23) 2.4.1政策可行性 (23) 2.4.2市场可行性 (23) 2.4.3技术可行性 (23) 2.4.4管理可行性 (24) 2.4.5财务可行性 (24) 2.5铝镁合金粉项目发展概况 (24) 2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (25) 2.5.2试验试制工作情况 (25) 2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (25)
镁合金项目 规划设计方案规划设计/投资方案/产业运营
镁合金项目规划设计方案 作为汽车节能减排的主要途径之一，轻量化一直是汽车行业不断推进的技术方向。当前，随着全球新能源汽车的发展，轻量化更是重中之重。汽车轻量化主要体现在汽车的优化设计、合金材料及非金属材料应用上，其依次为汽车的轻量化减重10%至15%、30%至40%、45%至55%。镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金，是最轻的金属结构材料，具有重量轻、吸震性能强、铸造性能好、自动化生产能力和模具寿命高、尺寸稳定等优点，不仅适合铸造汽车零部件，也是最有效的汽车轻量化材料。 该镁合金项目计划总投资10888.68万元，其中：固定资产投资8919.30万元，占项目总投资的81.91%；流动资金1969.38万元，占项目总投资的18.09%。 达产年营业收入18767.00万元，总成本费用14613.35万元，税金及附加190.78万元，利润总额4153.65万元，利税总额4917.35万元，税后净利润3115.24万元，达产年纳税总额1802.11万元；达产年投资利润率38.15%，投资利税率45.16%，投资回报率28.61%，全部投资回收期5.00年，提供就业职位331个。
报告根据项目建设进度及项目承办单位能够提供的资本金等情况，提出建设项目资金筹措方案，编制建设投资估算筹措表和分年度资金使用计划表。 ......
镁合金项目规划设计方案目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能 镁合金作为一种新型轻质金属结构材料,在汽车制造、通讯电子、航空航天等工业领域具有广阔的应用前景。由于镁是密排六方（HCP）结构材料,其塑性变形在室温下仅限于基面{0001}<11（?）0>滑移及锥面{10（?）2}<1011>孪生,因此,镁合金的室温塑性加工能力较差。 目前大多数镁合金制品的加工局限于铸造,特别是压铸成型,然而,铸件的力学性能不够理想且容易产生组织缺陷,极大地限制了镁合金的应用范围。变形镁合金在铸造后往往通过热变形方式（如挤压、轧制等）细化晶粒、改善合金的组织结构来提高合金的力学性能。 与铸造镁合金相比,变形镁合金的综合力学性能优异;但常规变形镁合金在热变形后一般会产生强烈的{0002}基面织构,而该织构的存在是导致变形镁合金低的室温塑性和高的各向异性的主要原因。良好的室温塑性是变形镁合金广泛应用的前提之一,而如何通过织构控制及晶粒细化法有效地改善和提高镁合金的室温塑性成为变形镁合金工业发展中的重要方向。 针对上述问题,本论文开展了如下研究工作:（1）铸态纯镁热轧变形过程中{0002}基面织构的演变规律;（2）异步轧制AZ31镁合金板材的形变织构及退火织构;（3）非对称热挤压AZ31镁合金板材的显微组织、织构特征及力学性能;（4）晶粒尺寸及织构对AZ31镁合金室温压缩变形行为的影响。主要结论如下:铸态纯镁在400℃热轧过程中发生了明显的动态再结晶,伴随晶粒细化和{0001}基面织构的形成。 随着轧制道次的增加,晶粒逐渐细化,晶粒大小趋于均匀,孪晶数量减少;织构由初始态的无规则取向逐渐转化为{0002}基面织构,且基面织构的强度随着热
镁合金板材轧制技术 变形镁合金板材在电子、通讯、交通、航空航天等领域有着十分广泛的应用前景，但目前镁合金板材的应用仍然受到很大的限制，其产量及用量远不及钢铁及铝、铜等有色金属。制约镁合金板材发展的因素主要有两个：大部分的镁合金室温塑性变形能力较差，且轧制板材中存在严重的各向异性；镁合金板材制备工艺不够成熟，力学性能尚需进一步提高。 镁合金板材一般采用轧制的方法生产，因此了解镁合金轧制工艺流程、阐明轧制过程中组织性能的变化规律，对促进镁合金板材的轧制技术的发展是十分必要的。 1 镁合金轧制工艺流程 镁合金板材的轧制设备与铝合金相似，根据生产规模2、3或4辊轧机。镁合金轧制时所用的坯料可以是铸坯、挤压坯或锻坯。锭坯在轧制前需进行铣面，以除掉表面缺陷。塑性加工性能较好的镁合金如镁-锰（Mn＜2.5%）和镁-锌-锆合金可直接用铸锭进行轧制，但铸锭轧制前一般应在高温下进行长时间的均匀化处理。对含铝量较高的镁-铝-锌系镁合金，用常规方法生产的铸锭轧制性能较差，因此常采用挤压坯进行轧制。镁合金轧制工艺流程如下：原料→熔炼→铸造→扁锭→锯切→铣面→一次加热→一次热轧→二次加热→二次热轧→剪切→三次加热→三次热轧→冷轧→酸洗→精轧→成品剪切→退火→涂漆→固化处理→检查→包装→运输。 1.1扁锭铸造 镁合金铸锭可用铁模铸造，也可用半连续或连续工艺铸造。铁模铸造时，铸锭厚度一般不大于60mm。而半连续或连续铸造时，铸锭厚度可达300mm以上，长度则可通过铸造井内安装的同步锯切设备锯切成所需尺寸。通常镁合金的注定尺寸为：（127～305）mm×（406～1041）mm×（914～2032）mm，宽度与厚度之比应控制在4.0左右为宜。铸锭的质量主要取决于冷却速度、金属凝固时结晶的方向性、熔体补给情况、铸造压力及铸造温度等工艺参数。 1.2铸锭加热 镁合金铸锭特别是含铝量较高的合金铸锭，在轧制前需要进行均匀化处理，以减小或消除成分偏析、提高铸锭的塑性成形能力。均匀化处理的温度范围为
镁合金化原理 1．镁合金的合金化特点 Mg 合金的合金化原则与Al 合金大致相同，固溶强化和时效硬化是主要强化手段，只是没有Al 合金那样明显而已。因此，凡是能在Mg 中大量固溶的元素，都是强化Mg 合金的有效合金元素。根据合金元素的作用特点和极限溶解度，可大致分成两大类：包晶反应类：Zr（3.8％），Mn（3.4％）。 包晶反应型元素的主要作用是细化晶粒，但也有净化合金（消除杂质Fe），提高抗蚀性和耐热性的作用。共晶反应类：Ag(15.5％)，Al (12.7%)，Zn（8.4％），Li（5.7％），Th（4.5％）；稀土元素（RE）：Y（12.5％），Nd（3.6％），La（1.9％），Ce（0.85％），Pr（0.5%），混合RE（以Ce 或La 为主）。 共晶反应型元素是高强度镁合金的主要合金元素，如Mg-Al-Zn 和Mg-Zn-Zr 系合金等。这类元素形成的Mg4Al3（Mg17Al12）、MgZn2 和Mg23Th6 等在Mg 中有明显的溶解度变化，是Mg 合金的主要强化相，有明显的时效硬化效应。稀土元素也多属共晶反应型元素，不仅共晶温度比Mg-Al 和Mg-Zn 系高，Mg-RE 系的α固溶体和稀土化合物（Mg9Nd，Mg9Ce 等）的耐热性也高，原子扩散速度强，有利于抗蠕变性能，故Mg-RE-Zr 和Mg-RE-Mn 系合金是耐热Mg 合金，可在150~250℃工作。RE 除了提高耐热性外，还能降低液、固二态合金的氧化速度，改善铸造和变形性能。Nd 的综合作用最佳，能同时提高室温和高温强化效应，Ce 和混合RE 次之，有改善耐热性的作用，但常温强化效果很弱；La 的效果更差，两方面都赶不上Nd 和Ce。 2．镁合金的沉淀过程与结构变化 Mg 合金时效硬化效应没有Al 合金明显，与其结构变化特点有关。Mg-Al 和Mg-Al-Zn 系合金缓冷试样（空冷或油淬）在150~222℃时效，先从晶界或缺陷部 位发生不连续沉淀，不经GP 区阶 段即直接析出片状平衡相Mg4Al3， 沿一定取向往晶粒内部生长。此 时，沉淀区的基体浓度和晶格常数 已达平衡状态，未发生沉淀反应的 晶粒内部，晶格常数和浓度保持不 变。这种片层状不连续反应结构又 称珠光体型沉淀。图1-42（a）是 Mg-8.5Al-0.5Zn（AZ80）合金急冷 铸造组织，出现明显的枝晶偏析和 沿晶偏析相Mg4Al3，同图1-42（b） 是同一合金的缓冷组织，晶界出现 片层状珠光体组织。这种组织中的
第30卷第4-5期2011年10月 电子显微学报 Journal of Chinese Electron Microscopy Society Vol.30，No.4-5 2011-10 文章编号：1000- 6281（2011）04/05-0309-04EBSD 技术在研究AZ31镁合金挤压织构中的应用 李娜丽，黄光杰* ，刘 庆 （重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044） 摘 要：AZ31镁合金挤压棒材在传统正挤压变形过程中易于形成很强的挤压纤维织构。本文利用EBSD 技术对 AZ31镁合金挤压棒材的挤压组织进行了表征，发现AZ31镁合金挤压棒材在挤压时形成的织构不是均匀的（0002）基面平行于挤压方向的环状纤维织构，而是由（1010）棱柱面垂直于挤压方向和（1120）棱柱面垂直于挤压方向的两个不同的纤维织构组分组成的。因此（0002）极图不足以表达该织构的足够信息，必须用沿挤压方向的反极图表示。纤维织构的存在使得挤压样品具有明显的拉伸各向异性。关键词：AZ31镁合金；EBSD ；织构；拉伸性能 中图分类号：TG146.2；TG115.21+3；TG115.23；TG115.21+ 5.3 文献标识码：A 收稿日期：2011- 04-26作者简介：李娜丽（1985－），女（汉族），博士研究生．E-mail ：nalili@cqu．edu．cn．*通讯作者：黄光杰，男（汉族），教授．E-mail ：gjhuang@cqu．edu．cn 镁及其合金是实际工程应用中最轻的金属结构材料， 具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果佳、机加工性能优良、零件尺寸稳定、易回收等优点，成为航空、航天、汽车、计算机、电子、通讯和家电等行业的重要新型材料 ［1 5］ 。由于铸造镁合金的力学性能不够理想，产 品形状尺寸存在一定的局限性且容易产生组织缺陷，导致镁合金的使用性能和应用范围受到很大限制。因此， 变形镁合金的研究已成为世界镁工业发展中的重要方向。挤压工艺具有的独特优势使之成为变形镁合金的一种重要的塑性加工技术。但是挤压制品具有很强的纤维织构，使得其具有明显的拉压不对称性，限制了挤压制品的应用。因此，研究镁合金的挤压织构及其对性能的影响显得非常重要。 传统的材料微区研究主要采用的是透射电子显微技术（TEM ），但该技术制样较难，分析的微区较小， 获得的信息较少。近年来新发展的EBSD 自动分析技术在晶体微区取向和晶体结构分析方面的应用越来越多。该技术可全自动采集微区取向信息，样品制备简单，分析的微区区域较大，数据采集速度快，可获得样品中不同晶粒之间的取向差。通过取向成像技术， 利用取向信息重构出与取向有关的微观组织结构。并可统计出亚晶结构、晶粒尺寸、织构的成分与分布等 ［6 11］ 。本文介绍EBSD 技术在 AZ31镁合金挤压织构研究中的应用，并分别平行和垂直于挤压方向在样品中心取样， 分析挤压织构对样品拉伸各向异性的影响。 1实验 本文采用典型的商用AZ31变形镁合金挤压棒 为研究对象。在挤压温度为400?， 挤压速度为0.6mm /s ，挤压比为6的条件下在2500t 大型卧式挤压机上将Φ252mm 的半连续铸棒在410?、12h 的均匀化处理后挤成Φ100mm 的棒材。然后在棒材正中心取样，对纵截面（平行于挤压方向）进行观察。先用金相观察挤压组织，再用Image-Pro Plus6.0对金相照片进行统计，确定样品的平均晶粒尺寸，从而决定EBSD 扫描时的步长。先把金相试样在SiC 砂纸上打磨到1000号，然后用由0.82g 苦味酸、 2mL 冰醋酸、2mL 蒸馏水和14mL 酒精组成的腐蚀剂对样品进行腐蚀，再在光学显微镜下进行观察。对于EBSD 试样，除了进行机械抛光外，还要进行电解抛光。样品在SiC 砂纸上打磨到1000号后， 用司特尔公司生产的商用抛光液（AC2）进行电解抛光，抛光温度为室温，电压20V ，电流0.3A ，时间约为70s ， 并用冷风将抛好的样品吹干。使用配备了HKL Channel5EBSD 系统的FEI Nova 400型热场发射扫描电子显微镜对样品纵截面进行表征分析。工作电压20kV ， 工作距离15mm 左右，并通过HKL Channel 5软件包对实验数据进行分析。用线切割在平行和垂直于挤压方向的两个方向上取平行 长度为6mm 、厚度为1mm 的拉伸样品，以10－3S －1