镁合金等角挤压

包两砖
还必须进一步进行基础和应用研究，如研究 ＴｉＮ晶粒的生长机理、再结晶的控制机理，这
笈
（吴全兴）
对材料科学的发展具有重要的学术价密排六方结构的金属，在室温下 滑移系少，冷加工性能不好，所以目前大多数 镁合金制品都是铸件。为了提高加工的塑性， 可在镁中加入锂来改变其晶体结构，或添加锆 等元素细化晶粒。但这些方法限定了合金的组 成，对提高镁的加工性很有限。如果通过加工 热处理来细化晶粒提高／ｊ口－ｒ塑性，则合金组成 就不受限制。另外，镁具有较大的泰勒因子， 通过晶粒细化，不仅能提高加工的塑性，亦有 可能提高其强度。最近，通过细化晶粒提高镁 合金强度和超塑性的报告多起来，特别引人注 目的是以ＥＣＡＥ（等通道折角挤压）方法为代表 的强应变加工晶粒细化法。 所谓ＥＣＡＥ法，就是通过两个轴线相交 的截面尺寸相等的通道，将被加工材料挤出， 因通道的弯角作用，使变形材料产生大剪切变 形的方法。因为加工前后材料的断面尺寸保持 不变，原理也不受加工道次的限制，在保持大 块体材料的状态下产生极大的加工应变。在常 规加工中，强应变加工后使材料变薄、变细， 同时利用加工硬化、回复、再结晶等进行组织 控制。反复加工的结果，材料的断面积减少， 变形量实际上受到很大限制。而ＥＣＡＥ法则 无此限制，它可通过冷或热加工与动态、静态 回复或再结晶的组合工艺达到晶粒的细化。 ＥＣＡＥ法中，进行Ｎ次挤压的等效应变 量ｅ Ｎ由下式表示： 工一样通过热处理产生静态再结晶，但通过加 工中的温度控制产生动态或连续再结晶则是
ｕ ｕ １１
ｍ－－－４
ｕ
ｍ的细小动态再
结晶晶粒，整体上比较均匀，仅有残留的个别
ｍ＇－－６０
ｍ，晶内有以６０。角相交的Ｘ型孪晶。 而对Ｍｇ．５ＡＩ．１．５Ｚｎ．０．１５Ｍｎ和Ｍｇ．３Ａ１．
３Ｚｎ．０．１５Ｍｎ合金，ＥＣＡＥ再轧制材与普通轧 材组织不大相同。ＥＣＡＥ再轧制材晶粒粗大， 但仍为等轴晶，亦有较多孪晶。而普通轧制材 只可见在轧制方向伸长的晶粒，无孪晶。所以， 轧制时的变形方式，对普通轧材是以滑移变形 为主，对ＥＣＡＥ再轧制材则是以滑移和孪晶 两种变形方式进行。这是由于随着轧制加热时 的晶粒粗大化，产生加工织构，滑移变形越来
作用能力，阼魁．Ｃｒ和陬ｍ．Ｒｕ系合金能经受 １３５０℃的抗氧化；阼灿．Ｃｒ、Ｐｔ－Ａ１－Ｒｕ和Ｐｔ－灿．ｋ
合金能通过１３００＂Ｃ的蠕变试验。它们表现出 在相当高延性下的低蠕变断裂强度，并且比 Ｐｔ－１０Ｒｈ合金的还好。目前，超合金的研究集 中在Ｐｔ－Ａ１．Ｃｒ．Ｒｕ四元合金上。 涂层铝涂层由ＭＡＩ组成，Ｍ为Ｎｉ或 Ｃｏ，用以增强镍基超合金的耐高温能力。铂 添加到这类涂层中，由于改进了扩散稳定性和 氧化皮的粘附性而增强了保护作用，ＰｔＡＩ涂层 用在各种航空和地面发动机的涡轮上，包括涡 轮叶片及其它耐高温器件。 形状记忆效应Ｐｔ．７５ａｔ％Ｆｅ在不同温度 出现的形状记忆效应取决于成分、晶粒尺寸和 有序度。从无序到有序合金的形状记忆效应转 变温度为１２＂Ｃ－－１９６＂Ｃ。随着铂含量增加，转 变温度降低，非完全有序合金比完全有序合金 具有更好的形状记忆效应。二元合金Ｐｔ－ＡＩ至 少可在轧制时经受２０％厚度减薄，并表现出使
稀有金属快报２００２年第３期２５
ｓＮ＝睾【２ｃｏｔ（罢＋半）＋、Ｉ，ｃｏｓ ｅｃ（要＋半）】
√ｊ
二 ｚ ｚ ｚ
式中，由为相交通道的交角，１ｌｒ为通道交叉部 位的曲面角。交角由对应变量的影响较大，ｖ 对应变量的影响较小。ＥＣＡＥ法也可像传统加 万方数据
．怠两两
越困难，从而产生孪晶变形。 几种试验合金经４个道次ＥＣＡＥ后的抗 拉强度仅比铸态的略有提高，经过再次轧制 后大幅度提高，屈服强度轧制后比轧制前增 大一倍多。抗拉强度和屈服强度都与铸锭轧
爱
制材大体相同，无明显差别。但拉伸延伸率 都比铸锭及其加工材要高得多。综合性能最 佳的Ｍｇ－３舢．３Ｚｎ．０．１５Ｍｎ合金的抗拉强度为 ３２２ＭＰａ，屈服强度为２６５ＭＰａ，伸长率为２００／０。 （张小明）
高温铂合金的新发展
铂为面心立方结构，具有优越的延性和非 常高的抗蚀和抗氧化性，通过合金化可使其硬 度提高到３５０ＨＶ以上。由于铂价格昂贵，故 限制了其广泛的工业应用，多数情况下，它应 用在１０００℃以上的高温环境中。英国剑桥大 学Ｐ Ｊ．Ｄｍ等学者讨论了铂在高温结构材料、 涂层和形状记忆方面的应用。 高温结构合金铂合金用作高温元件，尤 其是在腐蚀和氧化环境下工作的元件，如用作 熔化光学玻璃的坩埚，点燃气体燃烧的电加热 线，抗炉内熔化的元件。虽然铂的高温强度很 重要，但由合金化强化的添加元素要严格控 制，以免损害了铂合金的抗蚀、抗氧化性。 Ｐｔ．Ｒｈ合金中，铑起固溶强化效应，当铑含量 达３０％以上时，在保留原抗环境作用下，其室 温抗拉强度提高了２００％，铂中加入少量弥散 氧化问题。含有铝的铂合金具有优越的抗环境
具有Ｂ２到Ｂ１９（立方到四方）的转变，三元Ｎｉ 的加入降低了转变温度，可潜在提供一单相记 忆合金系，可在环境温度到１０００９Ｃ的转变温 度工作。合金中的化合物也是适度可延性的， 能经受在冷轧时的５０％减薄。然而该合金系的 缺点是对氧化敏感。 （蒲正利）
Ｐｔ脚和ｎｚｒ二元合金中发现也有Ｙ’相。在
１０００℃时，铪添加量为１１ａｔ％－－２１ａｔ％，锆为 １６ａｔ％－．－２０ａｔ％，Ｉ ｔ－Ｚｒ系的抗氧化性差。在Ｐｔ－Ｈｆ 中添加铑的Ｐｔ７４．５Ｒｈ８．５Ｈ五７合金，由于有１．０％ 错配的球形Ｙ’沉淀相，使其在约１０００℃下比目 前的超合金具有更好的高温屈服点，但存在抗
碳化物或氧化物相比固溶的阵Ｒｈ合金具有更
高的强度。另外，日本金属国际研究所还成功 开发了铱基和铑基难熔超合金，英国剑桥 ＲＯＵＳ．Ｒｏｙｃｅ大学超合金技术中心也开发研 制了与镍基超合金显微组织类似的高强铂合 金。在这些合金中，由于面心立方Ｙ基体中有 很多细小的有序Ｙ’沉淀相而使合金强化。在
合金添加剂最佳化。阼５０ａ慌Ｔｉ合金在１０００＂Ｃ
ＥＣＡＥ的特征。冷加工时先通过ＥＣＡＥ导入大
应变，产生亚晶分割原始晶粒，在接着的挤出 过程中亚晶界高角化，生成微细晶粒。 以４：ｌ的压下率在１７５℃用ＥＣＡＥ挤压 Ｍｇ．９Ａ１．１Ｚｎ．０．２Ｍｎ合金，当总应变量达到 ６．３４２时，晶粒直径为０．７ｌａ ｍ，非常细小。此 材料退火后在１５０℃，７×１０。５／ｓ的变形条件下， 出现最大伸长率９５６％的超塑性性能。 在ＥＣＡＥ １个道次的Ｍｇ．Ａ１．Ｚｎ合金中， 发现显微组织由２ｕ ｍ的细晶和１００１．１ ｍ以上 的特大粗晶组成。试样的中部观察到了破碎的 粗大晶粒及其周围的细晶粒，而试样的外弯曲 面保持着粗大的等轴晶，细晶极少。４个道次 后的组织中大多是ｌ 粗大晶粒。 对ＥＣＡＥ材再次进行轧制时，依据合金 不同情况各异。Ｍｇ．７Ａ１．０．１５Ｍｎ合金，道次压 下率８０％，当轧制温度较高时，ＥＣＡＥ材与普 通轧制材组织大致相同，晶粒均为２０
２６稀有金属快报２００２年第３期
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