镁合金薄带多能场铸轧成形机理研究

镁合金具有重量轻、比强度和比刚度髙、电磁屏蔽性好、易回收等优势，广泛地应用于航空、航天、交通运输、信息等领域，成为继钢铁、铝、铜之后重要的工程结构材料，已引起世界发达国家的高度重视和研究开发。镁只有一个滑移面，独立的滑移系少，镁合金对变质处理不敏感，不易获得细晶组织，室温塑性差，变形加工困难，用传统的铸锭－热轧－温轧法制备镁合金板带材能耗髙、生产周期长、成材率低、加工成本高，严重地制约了它的应用。针对镁合金加工的瓶颈难题，本项目拟通过系统研究多能外场对铸轧区镁合金凝固成形的作用机理，揭示电磁/超声波多能场的能量传递规律，查明获得细晶组织和提高镁合金塑性的有效途径,通过强化镁合金铸轧过程的传热、传质和晶粒微细化机制，建立镁合金薄带多能场近终成形的基本理论和工艺准则，形成多能场连续铸轧制备优质镁合金薄带的技术原型，提供一种先进的镁合金薄带近终成形的制备方法。该研究在国内外尚未见报导。

镁合金广泛地应用于航空、航天、交通运输、信息等领域，成为继钢铁、铝、铜之后重要的工程结构材料，已引起世界发达国家的高度重视和研究开发。镁的室温塑性差，变形加工困难，用传统的铸锭、热轧、温轧制备镁合金板带能耗髙、成材率低、加工成本高，严重地制约了它的应用。针对镁合金成形与加工的瓶颈难题，本项目在铸轧成形过程中施加电磁∕超声外场，实现多能场铸轧成形，解决镁合金加工的技术瓶颈，提供一种先进的近终成形制备方法。本项目的主要研究工作有：.1、通过系列实验与仿真研究了AZ31变形镁合金多能场铸轧的工艺参数可行域及其匹配关系，获得一组较优的多能场铸轧参数，实现了多能场铸轧成形；.2、通过金相组织观察研究了AZ31镁合金液-固成形、成性特征，揭示了多能外场对枝晶网胞的破碎、二次形核机制和相析出特征，结果表明：.（1）无电磁/超声波能场作用下的常规铸轧板带枝晶网胞发达，平均晶粒尺寸（直径）约为120μm；在电磁/超声多能场作用下，一部分脱落的初生枝晶演变成块条状或颗粒状细晶，另一部分未脱落的枝晶，产生一定的塑性变形，演变成弯曲的菊花状，具有明显的半固态组织特征，平均晶粒尺寸（直径）约为20μm左右；（2）普通铸轧板带的主要析出相为：Mg17Al12、MgZn2和Mg17(ALZn)12；电磁∕超声波多能场铸轧板带的主要析出相为：Mg17Al12和Mg17(AL，Zn)12；（3）普通铸轧板带的析出相多为网络状聚集在晶界上，电磁/超声多能场铸轧板带的析出相多为块片状聚集在晶界上； （4）多能场铸轧板带的抗拉强度比普通铸轧板带提高了14.7％，比铸锭-热轧板提高了13.2%；电磁/超声能场铸轧板带的屈服强度比普通铸轧板带提高了40.6％，比铸锭-热轧板提高了42.2%；电磁/超声能场铸轧板带的延伸率比普通铸轧板带提高了115.4%。.3、研究了AZ31镁合金铸轧板带在后续轧制加工、热处理过程中的组织演变情况，揭示了铸轧板带在后续加工处理过程中的组织性能演变规律。.（1）AZ31镁合金多能场铸轧板的再结晶温度在250 ℃左右，而普通AZ31铸轧板的再结晶温度则在300 ℃左右，AZ31镁合金多能场铸轧板的再结晶温度比普通铸轧板低50 ℃左右；（2）经300℃、4小时退火处理后，AZ31多能场铸轧板比普通铸轧板的抗拉强度提高14.7％，屈服强度提高35.3％，延伸率高69.2％。