不同退火温度下预压缩镁板冲压成形性能研究

为探讨孪晶对镁合金静态再结晶的影响机制,首先对1 mm厚AZ31镁板沿轧向预压缩7%引入{1012}拉伸孪晶,然后对预孪晶镁板在200、250、300和350℃下进行3 h的退火处理,研究了镁板显微组织演变,探讨了温度对力学性能和冲压成形性能的影响规律。结果表明:200℃退火镁板未发生再结晶,保留了孪晶片层结构,同时去除了残余应力,降低了位错密度,导致基体软化。随着退火温度的升高,再结晶发生完全,晶粒尺寸先增大后减小,300℃的退火试样晶粒尺寸达到峰值。孪晶结构导致了晶格畸变,在基体中引入了较高的储存能,利于再结晶晶粒的形核及生长。随退火温度的升高,镁板的屈服强度(YS)和极限抗拉强度(UTS)先降低后升高,在300℃时最低;伸长率(EL)先升高后降低,在300℃最佳。随着退火温度升高到300℃,因再结晶晶粒的逐渐长大,晶粒取向变得有利,导致基体软化,从而YS和UTS降低,EL升高。而350℃退火的试样晶粒尺寸变得更加均匀细小,利于强度的改善。随着退火温度的升高,镁板的加工硬化指数n先增加后减小,屈强比ReL/Rm和塑性应变比r先减小后增加,300℃退火试样的n值最大、Re L/Rm和r值最小,使其达到了优异的杯突成形性能。

预压缩镁板的冲压成形性能

对AZ31镁合金薄板沿不同方向预压缩相同变形量引入{1012}拉伸孪晶:第1组镁合金板沿轧向(RD)分别预压缩1%、3%和5%后再沿横向(TD)预压缩2%(命名为RT镁板:R1T2、R3T2和R5T2);第2组镁合金板沿TD预压缩2%后再沿RD预压缩1%、3%和5%(命名为TR镁板:T2R1、T2R3和T2R5)。对所有镁板在400℃下退火3 h,研究各预孪晶镁板的静态再结晶和冲压成形行为。结果表明:镁板预压缩变形量越大,孪晶越多;且在相同预压缩条件下,相比RT镁板,TR镁板中孪晶的体积分数更大。高温退火后,大预压缩程度的板材晶粒更加细小;且在相同预压缩条件下,相比RT镁板,TR镁板晶粒尺寸更加细小,分布更加均匀。随预压缩变形量的增加,镁板的屈服强度、极限抗拉强度和伸长率均增大;且相同预压缩条件下,相比RT镁板,TR镁板的屈服强度、极限抗拉强度和断裂伸长率更高。随着预压缩变形量的增加,镁板的杯突值显著增加;且相同预压缩条件下,相比RT镁板,TR镁板的杯突值更高,这很大程度上归因于其优异的延展性、较小的塑性应变比和较大的加工硬化指数。