不同轧制方法制得镁合金板材的组织和织构特点

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镁合金冷 轧 板 材 组 织 中 主 要 为 粗 大 的 晶 粒， 且 晶粒内部有大量孪晶。这是 因 为 室 温 下 镁 合 金 可 开 动的滑移系少， 要依靠孪生， 主要是锥面孪生才能发
［ )!］ 。冷轧组织的细化主要通过退火 静 态 再 结 生变形
晶来完成。退 火 时， 再结晶晶粒在原始晶粒边界形 核 长 大， 取 代 粗 大 的 原 始 晶 粒， 得到细小再结晶组 织
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不同轧制方法制得镁合金板材的组织和织构特点
常 量， 曾小勤， 丁文江
（上海交通大学 材料科学与工程学院， 上海 !""")"）
摘要： 介绍了热轧、 冷轧、 交叉轧制、 累积叠轧、 不 对 称 轧 制 等 不 同 的 镁 合 金 板 材 轧 制 工 艺。 分 析 了 不 同 轧 制 工 艺 对 应板材的组织特点及晶粒细化机制。分析了 不 同 轧 制 工 艺 下 板 材 织 构 特 点 及 形 成 原 因。 对 提 高 镁 合 金 板 材 性 能， 改进轧制工艺提供参考借鉴。 关键词： 镁合金； 轧制方法； 晶粒细化； 织构 中图分类号： *+&’# , !! ； *+))% 文献标识码： 文章编号： （!"".） &"". $ .!)/ "’ $ """’ $ ".
杂的 变 形 最 终 使 得 基 面 的 取 向 偏 离 板 材 的 法 向， 形 成基面织构的双峰特征。从 图 )$ 中 可 见， 冷轧织构 退火后分布规律没有太大变化， 仅强度有所下降。
对织构有一定的弱化作用。
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特别轧制方法
降温轧制 镁合金板材冷轧、 热轧时 多 采 用 恒 定 的 温 度， 杨
［ &#］ 研究 表 明 ， 热轧过程中镁合金将形成强
高， 力学性能 （如抗拉强度和延伸 性能） 不 平 均， 通过 控制织 构 降 低 各 向 异 性 程 度， 可有效的提高板材 性能。
（"""!） 基面织构， 基本特征为 （"""!） 基面平行 于轧面 （图 &5） 。这种 织 构 是 由 塑 性 变 形 过 程 中 基 面 滑 移、 锥 面 滑 移 共 同 造 成 的， 一般随着轧制道次的增多和 板材厚度的减薄， 织构将逐渐增 强， 当板材轧制到薄
［ !+］
晶粒， 其尺寸不 到 ! ! C。 这 些 组 织 在 退 火 后 可 长 大 为较 均 匀 的 细 小 再 结 晶 组 织， 再进行轧制又能形成 扩展的切 变 带。 反 复 轧 制、 退火可形成较大范围的 切变带区， 最终退火后形成大范围细晶区。图 ’$ 、 E、 退 火 使 组 织 发 生 静 态 再 结 晶 及 晶 粒 回 复， F、 G 显示， 消除了缺陷和变形组织， 使组织更加均匀。 降温 轧 制 由 于 一 直 处 于 热 轧、 温轧范围内 （D(( H I !A( H ） ， 高 于 室 温， 因此织构并未出现冷轧
［ && $ &!］ ； 高应变速率使位错急 提高再结晶组 织 的 比 例
满足要求。这 种 情 况 下， 采 用 挤 压、 轧 制、 锻造等塑 性 加 工 工 艺 生 产 的 变 形 镁 合 金 产 品， 由于具有更好
［ ) $ ’］ 的力学性能、 多样化的结构而越来越受到重视 。
其 中， 轧制作为镁合金塑性加工的重要手段得到了 长足的发 展， 产 生 了 多 种 轧 制 方 法。 这 些 轧 制 方 法 主要通过两个途径来提高板 材性 能： （&） 细化晶粒提
［ %0］ ， 加上交叉轧制板材组织的 均 匀 性， 为 减轻或消除
示， 轧制后及退火后均为强基面织 构， 与其他热轧镁 合金强基面织构相似。 # "# 交叉轧制 普通单向轧制生产的板材常 具 有 较 强 的 基 面 织 构， 各向 异 性 强。 为 使 板 材 各 方 向 性 能 均 匀， M3>9=
［ ］ ［ )"］ 张青来 等研究了交叉轧制的轧制方 C3>3 7G;/8 )A 、
法， 大大降低 了 基 面 织 构， 减 轻 了 材 料 的 各 向 异 性， 可很好的改善板材的冲压性能。 交叉轧制 在 轧 制 过 程 中 将 改 变 轧 制 方 向 （改 变
［ )A］ ， 也可以 。轧制中 可 以 每 道 次 后 都 改 变 轧 向 +(N） ［ )"］ 。通过研 保持一个方向轧制多道次后再变向轧制
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［ !*］
大的变形量， 因而组织中主要发生 动 态 再 结 晶， 生成 了 大量等轴小晶粒， 尺寸约 D ! 见图 ’3。图 ’5、 C， 0、 . 显示， 随着轧制温度的下降， 动态再 结 晶 组 织 成 分 开 始减少， 孪晶及切变带开始增多， 其中切变带起到了
［ )’］ 细化 组 织 的 作 用 。切变带内含有大量细小 （亚 ）
［ %-］ 金在高应变速 率 下 来自 得 良 好 的 塑 性 变 形 ， 同时退
高， 其拉深比可达到 % 1 $’ ， 明显地提高了材料的冲
火后将成 为 细 化 的 等 轴 晶。 与 单 向 轧 制 相 比， 交叉 轧 制 组 织 具 有 更 好 的 均 匀 性 和 等 轴 性， 即晶粒大小 较均匀， 多为等轴晶， 见图 ’.、 /。这种 组 织 能 使 深 冲 压 加 工 的 应 力 和 应 变 分 布 均 匀， 有利于提高板材的 塑性变形和深冲性能。 如图 + 所示， 与单向轧 制 板 材 的 织 构 相 比， 交叉 轧制得到的板材基面织构强 度 大 大 降 低。 这 主 要 得 益于轧制方向的不断变化， 使 得 组 织 的 取 向 性 降 低， 各方向更 加 平 均。 织 构 强 度 的 降 低， 材料各向异性
［ / $ #］ 。 研 究 表 明， 晶 粒 尺 寸 小 于 &" ! 镁 高塑 性 M 时， ［ . $ (］ 合金将体现出良好的超塑性 ； （!） 降低织构 强 度， ［ % $ &"］ 减小各向异性程度 。镁合 金 板 材 各 向 异 性 程 度
剧堆积， 应力集中得不到释放， 抑制 动 态 再 结 晶 的 形
图!
［ ］ "#!$ 镁合金板材降温轧制时各道次的组织 %%
图&
［%% ］ 各道次轧制及退火后的织构
图’
［ ］ &(( ) 及 %’( ) * !(( ) 下 "#!$ 镁合金单向轧制及交叉轧制板材组织 %+ , %-
温度较低些时， 组织中存在 着 大 量 孪 晶、 亚结构和位 错等微观细 小 组 织。 这 些 组 织 使 得 轧 制 "#!$ 镁 合
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常规轧制方法
收稿日期： !""# $ "% $ &’
第一作者简介： 常量 （&%(& $ ） ， 男， 辽宁本溪人， 硕士研究生， 主要研究方向为镁合金轧制。
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［ !"］ 板时， 形成较强的基面织构 。经研究发 现， 热轧时 ［ !#］ ， 见 图 !$ ， 退火也 采用 大 应 变 可 以 降 低 织 构 强 度
［ )D L )#］ 。如图 D 所 时绕 JK 倾转的 双 峰 基 面 织 构 形 状
。镁合金冷 轧 后 板 材 具 有 较 高 强 度， 但伸长率
［ !*］
较低， 通过适当退火， 也可提高冷轧板材的塑性
。
如图 ) 所示， 冷轧 %&’! 镁 合 金 织 构 形 态 与 热 轧 织 构 有 显 著 的 区 别， 其基面的织构极密度分布呈现 双峰形态， 与热轧的相比， 强度上冷轧板材的基面织 构强度更高 >;01;5?