Hot deformation behaviour of micro-alloyed magnesium- aluminum-calcium alloys during hot compression

Magnesium alloys have attracted a great deal of attention as structural materials for automotive applications, due to their low density, high specific strength and high specific stiffness. However, poor formability, due to a strong crystallographic texture in Mg alloy sheet, is a major issue. In this thesis, alloys have been designed to form precipitates during hot compression at the industrial hot rolled temperatures, since this might influence dynamic recrystallization and texture. Based on thermodynamic calculations, two micro-alloyed Mg alloys, Mg-0.3Al-0.2Ca (AX0302) and Mg-0.1Al-0.5Ca (AX0105), were designed such that the equilibrium precipitation (Al2Ca and Mg2Ca, respectively) temperatures are in the hot rolling range (300 °C to 400 °C).Both alloys were cast in a copper mould, and the ingots were solution treated at 500 °C for 8 h to dissolve the eutectic precipitates and homogenize the distribution of the alloying elements. In order to investigate precipitation characteristics, isothermal heat treatment (aging) were performed at 250 °C to 400 °C for a time range from 10 min to 32 h. To understand the effect of deformation parameters on hot deformation characteristics, including precipitation, hot compression tests were conducted on homogenized specimens at temperatures from 300 °C to 450 °C with three strain rates of 0.1s-1, 0.01s-1, 0.001s-1 to strains of 10%, 30%, 60% and 90%. As well as precipitation, the deformation substructures and dynamic recrystallization was characterized using the flow curves, SEM with BSE and EDS detectors and optical microscopy was used to characterize microstructure mainly on DRX and twins, X-ray diffraction was used to measure texture and micro-hardness was conducted to study the room temperature properties of aged and hot compressed samples.Strain induced dynamic precipitation occurred in both alloys during hot compression at under all conditions except at temperatures where precipitation was not predicted (by FactSage) to occur. The effect of temperature and strain rate on the size and volume fraction of DRX grains was studied.The results indicated that the size and amount of DRX grains increased as Z parameter decreased. However, compared with two alloys, the effect of Z on DRX is more sensitive to AX0302 than AX0105, which could be related to larger amount of precipitates in AX0105. Texture was not clearly affected by changes in precipitate amounts, but higher temperature slightly decreased the intensity of the basal texture, which may due to the activation of non-basal slip.Le magnésium et ses alliages ont attiré beaucoup d'attention en tant que matériaux de structure pour les applications automobiles, en raison de leur faible densité, haute résistance spécifique et haute rigidité spécifique. Cependant, la faible formabilité, en raison d'une forte texture cristallographique dans la feuille de Mg, est un enjeu majeur. Dans cette mémoire, des alliages ont été conçus pour former des précipités lors de la compression à chaud à des températures chaudes utilisées en industries, car cela pourrait influencer la recristallisation dynamique et la texture.Sur la base de calculs thermodynamiques, deux micro-allié de Mg-Al-Ca alliages, Mg-0.3 Al-0.2Ca (AX0302) et Mg-0.1Al-0.5Ca (AX0105), ont été conçus de telle sorte que la précipitation d'équilibre (Al2Ca et Mg2Ca, respectivement) sont des températures dans l'intervalle de laminage à chaud (300°C à 400°C). Les deux alliages ont été coulés dans un moule en cuivre, et les lingots ont été mises en solution à 500°C pendant 8 h à dissoudre les précipités eutectiques et homogénéiser la répartition des éléments d'alliage Afin d'étudier les caractéristiques des précipitations, un traitement thermique isotherme (vieillissement) ont été réalisées à 250°C à 400°C pendant un intervalle de temps de 10 minutes à 32 heures. Pour comprendre l'effet de déformation sur des caractéristiques de déformation à chaud, y compris les précipitations, les essais de compression à chaud ont été réalisés sur des échantillons homogénéisés à une température de 300°C à 450°C avec trois taux de déformation de 0.1s-1, 0,01s-1, 0,001s-1 à 10% de souches, 30%, 60% et 90%. Ainsi que les précipitations, les structures de déformation et de recristallisation dynamique a été caractérisé en utilisant les courbes d'écoulement, MEB (microscope électronique à balayage) de l'ESB et des détecteurs EDS et microscopie optique a été utilisé pour caractériser la microstructure principalement sur DRX et les jumeaux, diffraction des rayons-X a été utilisée pour texture et de mesure de micro-dureté a été menée pour étudier les propriétés de température ambiante de personnes âgées et chaude échantillons comprimés. La quantité de précipités dans AX0105 est plus importante que celle de AX0302 lors de la compression et de vieillissement chaud, qui conviennent à la tendance identifiées par les prédictions thermodynamiques à l'aide du logiciel FactSage. Égoutter les précipitations induite dynamique s'est produite dans les deux alliages lors de la compression à chaud à toutes les conditions, sauf à des températures où les précipitations n'ont pas été prévues (par FactSage) de se produire. Après compression à chaud, une structure de grain partiellement recristallisé a été obtenue constitué de fines dynamiques grains recristallisés aux limites de grains grossiers d'origine et/ou sur les jumeaux dans les deux alliages à une souche de 90% à toutes les conditions de déformation dans cette étude. La contrainte d'écoulement des deux alliages peuvent être représentés par ZenerHollomen fonction des paramètres (Z). L'effet de la température et de la vitesse de déformation sur la fraction de taille et de volume de grains DRX a été étudiée. Les résultats ont indiqué que la taille et la quantité de grains DRX augmenté lorsque le paramètre Z diminué. Cependant, par rapport à deux alliages, l'effet de Z sur DRX est plus sensible à AX0302 que AX0105, ce qui pourrait être lié à une plus grande quantité de précipités dans AX0105. La texture n'est pas clairement influencée par des changements dans les quantités de précipité, mais des plus hautes températures diminue légèrement l'intensité de la texture de base, qui peut être dû à l'activation de glissement non-basal