AZ31镁合金组织性能的影响研究
az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为 金属所
az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为金属所az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为[序号一] 引言az31镁合金是一种常见的镁合金材料，具有低密度、高比强度和良好的抗腐蚀性能，因而在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。
然而，在高温条件下，az31镁合金的力学性能容易发生变化，尤其是在高温拉伸过程中，动态再结晶行为对材料的性能具有重要影响。
[序号二] az31镁合金的高温拉伸性能及动态再结晶行为在高温拉伸过程中，az31镁合金的晶粒会出现较大程度的变形和织构演变，同时还会发生动态再结晶现象。
这种动态再结晶行为对材料的力学性能和微观组织特征都会产生显著影响。
研究表明，在高温拉伸条件下，az31镁合金的晶粒尺寸会发生显著变化，少量低角度晶界和次晶粒将会形成，这对材料的强度和塑性均产生重要影响。
[序号三] 动态再结晶行为对材料性能的影响动态再结晶行为对az31镁合金的力学性能产生的影响是复杂的。
动态再结晶有助于减轻材料的织构，提高材料的延展性和韧性；另动态再结晶还可能引起材料中局部组织特征的变化，降低其强度和耐磨性。
对az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为进行深入研究，有助于更好地理解和控制该材料的力学性能。
[序号四] 我的观点和理解在我看来，az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为是一个复杂而值得深入研究的课题。
通过对其动态再结晶行为进行深入了解，可以为其力学性能的调控和优化提供重要参考。
我相信随着科研水平的提高和技术手段的不断完善，对az31镁合金在高温拉伸中动态再结晶行为的研究将会取得更加丰硕的成果，为该材料在工程领域的应用带来更大的发展空间。
[序号五] 总结az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为是一个复杂而值得深入研究的课题。
了解其动态再结晶行为对于优化材料的力学性能具有重要意义，也有助于推动该材料在航空航天、汽车制造等领域的应用。
我对这一课题的研究充满信心，相信在不久的将来必将取得更加显著的成果。
稀土元素对AZ31镁合金组织和力学性能的影响
稀土元素对AZ31镁合金组织和力学性能的影响刘敏娟;李秋书;莫漓江;石大鹏【摘要】研究了稀土元素钕、铈、镧三种元素对AZ31镁合金组织和力学性能的影响.结果表明:随着稀土含量的增加AZ31镁合金的组织得到细化,相应的力学性能也得到了提高.原因是加入稀土元素以后,镁合金中的β相(Mg17Al12)在晶界由连续网状变为断续弥散状分布,由于α(Mg)基体晶粒的细化和卢相形貌的改善,合金的力学性能得以提高.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2010(000)002【总页数】4页(P28-31)【关键词】AZ31镁合金;钕、铈、镧;金相组织;力学性能【作者】刘敏娟;李秋书;莫漓江;石大鹏【作者单位】太原科技大学材料科学与工程学院,山西,太原,030024;太原科技大学材料科学与工程学院,山西,太原,030024;太原科技大学材料科学与工程学院,山西,太原,030024;太原科技大学材料科学与工程学院,山西,太原,030024【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+2AZ31变形镁合金是目前商业化应用最广泛的变形镁合金，它具有较好的室温强度，良好的延展性以及优良的抗大气腐蚀能力，而且价格便宜。
AZ31变形镁合金铸锭的铸态组织，基体为α固溶体，少量的β相（Mg17Al12）呈骨骼状分布于枝晶间和晶界处。
由于偏析和晶界以及枝晶间存在β（Mg17Al12）相，使镁合金的热塑性降低，加工性能变坏，目前研究者在改善AZ（Mg-A1-Zn）系镁合金组织、提高性能方面做了大量工作［1］。
由于AZ31变形镁合金合金元素含量较低，固溶强化和时效强化效果不明显，因此研究工作主要是通过微量元素合金化和复合合金化的手段来达到改善组织的目的。
微量元素主要通过改善合金相的形态结构特征、形成新的高熔点、高热稳定性的第二相或细化组织晶粒来进一步提高Mg-A1-Zn合金的常温和高温性能。
由于具有独特的核外电子结构，稀土元素是一种重要的合金化元素，在冶金、材料领域起着独特的作用，例如，它可以净化合金熔液、改善合金组织、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐腐蚀性能。
AZ31镁合金细管静液挤压工艺及组织性能分析
（ 哈尔滨工业大学 （ 威 海 ）材 料 科 学 与 工 程 学 院 ， 山东威海 ２ ６ ４ ２ ０ ９ ）
： Ｉ ｃ
摘
要 ： 镁 合 金 由 于 良好 的 生 物 相 容 性 、 可 降 解 性 和 优 良的 力 学 性 能 ， 而 展 现 出 在 医 疗 器 械 应 用 上 的 优 越
性。以 Ａ Ｚ ３ １镁 合 金 为 研 究 对 象 ， 研究镁合金细管静液挤压成形新技术 ， 并 且 开 发 出一 种 高 强 韧 Ａ Ｚ ３ １ 镁 合 金
薄壁 细 管 。 结 果 表 明 ： 模具 预热温度为 ３ Ｏ Ｏ ℃， 挤压坯料温度 ２ ０ ０ ￣ Ｃ， 挤 压 比为 １ ７—３ １ ． ５ ， 采用 超细石墨一Ｐ Ｖ ｃ 塑料 粉 制 备 的 静 液 挤 压 用 传 力 润 滑 介 质 进 行 静 液 挤 压 ， 获 得的细管综 合性能最好 ； 挤 压 管 坯 组 织 与 挤 压 前 相 比， 得 到 明显 改 善 ， 挤 压 前 平 均 晶粒 粒 径 为 １ ５ ０ ￣ ｍ， 挤 压 后 平 均 晶 粒 粒 径 ＜７ ． Ｏ ｍ； 抗 压 强 度 由 均 匀 化 处 理 后
第３ ｌ 卷 第 ３期
２ ０ １ ３年 ６月
粉 末 冶 金 技 术
Ｐｏ ｗ ｄｅ ｒ Ｍｅ ｔ １ ． ３１． ＮＯ ． ３
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ ｌ ３
Ａ Ｚ ３ １ 镁 合 金 细 管 静 液 挤 压 工 艺 及 组 织 性 能 分 析
Ｗｅ ｉ ｈ ａ ｉ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ２ ６ ４ ２ ０ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｍａ ｇ ｎｅ ｓ ｉ ｕｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｓ ａ ｒ ｅ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｄｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｇ ｏ ｏ ｄ ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ， ｂｉ ｏ ｄ ｅ ｇ ｒ ａ ｄ ａ ｂｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｂ ｉ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｔ ｉ ｂ ｌ ｅ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇｅ ｓ ． Ｔｈｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ — ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｅ ｘ ｔ ｒ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ＡＺ ３１ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｗａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄｉ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ＡＺ ３ １ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｔ ｈｉ ｎ ｗａ ｌ ｌ ｔ ｕｂ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｇ ｈ ｔ ｏ ｕｇ ｈ ｎ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｗａ ｓ ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｅ ｘ ｔ ｕｓ ｒ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｍｏ ｌ ｄ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ３０ ０℃ ，ｂｉ ｌ ｌ ｅ ｔ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ２ ００￣ Ｃ， ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｔ ｕｓ ｒ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ １ ７ —３ １． ５．Ｔｈｅ ｏ ｐｔ ｉ ｍａ ｌ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈｉ ｎ ｔ ｕ ｂｅ ｉ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｅ ｘ ｔ ｕｓ ｒ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎｇ ｓ ｕｐ ｅ ｆｉ ｒ ｎ ｅ ｇ ｒ ａ ｐ ｈｉ ｔ ｅ ｐ ｏ ｗｄｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｐ ＶＣ ｍｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｏ ｗｄｅ ｒ ａ ｓ ｌ ｕ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｍｅ ｄｉ ｕ ｍ ． Ｔｈ ｅ ｔ ｅ ｘ ｔ ｕｒ ｅ ｏ ｆ ｅ ｘ ｔ ｒ ｕｄ ｅ ｄ ｔ ｕｂ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｏ ｂｖ ｉ ｏ ｕｓ ｌ ｙ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｄｉ ｍｅ ｎｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｅ ｘ ｔ ｕｄ ｒ ｅ ｄ ｔ ｕ ｂｅ ｃ ｈ ａ ｎｇ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ １ ５ ０１ ￣ｍ ｔ ｏ ｂｅ ｌ ｏ ｗ ７． Ｏ ｍ ．Ｔｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ
AZ31镁合金筒形件旋压技术研究的开题报告
AZ31镁合金筒形件旋压技术研究的开题报告一、研究背景AZ31镁合金是一种重要的轻金属材料，具有密度低、强度高、刚性好、耐腐蚀、导热性能好等特点，广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
在这些领域中， AZ31 镁合金的筒形件是一种常见的零件类型，例如气缸、油箱、管道、泵体等。
这些筒形件的加工形式多种多样，其中旋压是一种高效的成型工艺，可大幅度节约工艺成本和时间，适用于批量生产。
因此，研究 AZ31 镁合金筒形件旋压工艺具有重要的工程应用价值和经济意义。
二、研究内容本次研究旨在探讨 AZ31 镁合金筒形件旋压加工工艺中的关键技术和优化方法。
具体研究内容包括：1. AZ31 镁合金的材料特性分析：对 AZ31 镁合金的强度、延展性、韧性、硬度、热性能等进行性能测试和分析，为后续旋压加工提供材料基础数据。
2. 旋压加工工艺研究：针对 AZ31 镁合金筒形件的形状、厚度和孔径等特点，研究旋压工艺中的角度、速度、力度、模具设计和刀具选型等关键技术，分析材料形变过程和机理，探讨镁合金筒形件旋压加工中的变形和破坏机制。
3. 优化设计和应用：根据研究结果，提出 AZ31 镁合金筒形件旋压加工的优化设计方案，探究加工工艺参数对成形质量的影响，探讨筒形件表面质量、残余应力、损伤性能等关键性能指标，并应用于实际生产中。
三、研究意义AZ31 镁合金筒形件旋压技术的研究对于扩大 AZ31 镁合金应用领域、提高生产效率和降低成本具有重要意义。
随着环保和节能的要求日益增强，以 AZ31 镁合金筒形件为代表的轻量化零件更加受到重视，旋压加工技术具有广阔的应用前景。
本次研究将为AZ31 镁合金筒形件旋压工艺提供技术支持和基础数据，推动 AZ31 镁合金的应用和发展。
预时效对AZ31镁合金形变热处理组织及性能的影响
预时效对AZ31镁合金形变热处理组织及性能的影响黄小婷;李英华【摘要】对AZ31镁合金进行固溶和均匀化处理后,再进行不同时间预时效和不同程度形变,最后进行相同的时效处理,研究预时效时间及形变量对金相显微组织和布氏硬度的影响.结果表明:固溶处理使绝大部分Mg17 Al12相溶入了a-Mg基体,形变处理后,晶粒被拉长,颗粒相或杂质沿形变方向分布,出现明显的纤维组织,晶粒内部出现大量交错的形变孪晶;形变程度越大,加工硬化效果越显著,形变程度到20％时,硬度增长缓慢;形变前预时效增加了再结晶的形核,在随后的时效处理过程中,发生了再结晶,形变产生的纤维组织消失,生成了等轴晶粒;形变程度越大,再结晶后的等轴晶粒越细小.再结晶软化和时效析出强化的共同作用,使AZ31镁合金的硬度比时效前略有升高.因此,形变热处理前预时效能有效地改善AZ31镁合金的组织及力学性能.【期刊名称】《中原工学院学报》【年(卷),期】2016(027)004【总页数】5页(P53-56,79)【关键词】AZ31镁合金;预时效;形变热处理;布氏硬度;显微组织【作者】黄小婷;李英华【作者单位】中原工学院,郑州450007;中原工学院,郑州450007【正文语种】中文【中图分类】TG146.2镁及镁合金具有密度低、电磁屏蔽效果好、抗震减振能力强和易于回收再利用等优点，被誉为“21世纪的绿色工程材料”[1]。
AZ31镁合金属于Mg-Al-Zn-Mn系挤压镁合金，为众多变形镁合金中的一种，被广泛用于型材、板材。
目前人们在镁合金强化方面做了大量研究，其中AZ31镁合金的强化研究主要有固溶强化[2]、时效强化[3-5]、细晶强化[6-7]及形变强化[8]。
形变热处理是将形变强化和固溶、时效强化相结合的一种综合性工艺[9]，研究其对AZ31镁合金组织和力学性能的影响，可改善合金的综合性能，扩大其使用范围。
本研究在形变热处理前增加了预时效处理，研究不同预时效处理工艺对AZ31镁合金形变热处理后的组织与力学性能的影响，为制定AZ31镁合金挤压加工工艺提供参考。
轧制变形程度对AZ31镁合金板材组织与性能的影响
轧制变形程度对AZ31镁合金板材组织与性能的影响胡冬;周涛;杨朝;蒋伟【摘要】In order to study the effects of different rolling deformation degree on the microstructure and property of AZ31 magnesium alloy sheets,three groups of rolling processes with rolling deformation degrees of 51%,63%and 72%were designed in the present work. The microstructure and mechanical properties of annealed sheets with different rolling deformation degree were observed. The results showed that:when the rolling deformation degree was 72%,the grains were fine,and the tensile strength and elongation were the highest. Finer grains were achieved with increasing rolling deformation degree and the tensile strength and elongation increased with increasing rolling deformation degree.%目的：研究轧制变形程度对AZ31镁合金板材组织和性能的影响。
方法主要设计了轧制变形程度分别为51%，63%，72%的3组轧制工艺并进行实验，然后观察不同轧制变形程度下板材退火后的微观组织及力学性能。
轧制参数对AZ31镁合金织构和室温成形性能的影响
轧制参数对AZ31镁合金织构和室温成形性能的影响杨海波;胡水平【摘要】为了获得基面织构强度弱化、室温埃里克森值高的镁合金板材的热轧工艺，采用异步轧制研究轧制温度为250∼450℃、道次压下率为15%∼35%、异速比为1：1.5时轧制工艺对镁合金宏观织构和室温成形性能的影响，并以此设计一组轧制工艺，使轧制后合金织构强度明显弱化，室温埃里克森值得到明显提高。
结果表明：提高轧制温度、减小道次压下率可以有效地弱化基面织构，提高镁合金室温成形性能。
但是在450℃、道次压下率为5%时，轧制后板材晶粒粗大，成形能力较低。
经轧制温度为450℃、道次压下率为10%的工艺轧制后板材具有优良的室温成形性能，即室温埃里克森值为5.35 mm，此时基面织构强度为9852。
%To develop the AZ31 magnesium alloy plates (sheets) with low macro-texture intensity and high Erichen value, the effects of hot rolling process on the macro-texture and formability were investigated, under the rolling temperature of 250-450 ℃, pass reduction of 15%-35% and differential ratio of 1:1.5, respectively. The results show that, with increasing the rolling temperature or decreasing pass reduction, the basal plane texture intensity declines obviously and the Erichsen value improves. However, when the pass reduction drops to 5%, the coarse grain and decreasing formability are observed in the plates after being rolled at high temperature of 450℃. When the rolling temperature is 450℃and pass reduction is 10%, the excellent formability of AZ31 magnesium can be obtained, i.e. the Erichsen value under room temperature is 5.35 mm, the base plane texture degree is 9852.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】7页(P1953-1959)【关键词】AZ31镁合金;织构;热轧参数;成形性能【作者】杨海波;胡水平【作者单位】北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京 100083;北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TG146.2镁合金具有低密度、高比强度和优异的减震降噪效果，在航空航天、交通、家电等领域具有广阔的应用前景[1]。
AZ31B变形镁合金激光-MIG复合焊焊接组织和性能分析
Ｔ ０ ０的 Ｃ ： 流 激 光 器 ， 大 焊 接 功 率 为 ５ Ｗ ， Ｒ５ Ｏ 轴 最 ｋ 激光头光 路经 四块 平 面 反射 镜 后 反 射 聚焦 ， 焦距 为 ２ ０ ｍ， 斑 直 径 为 ０ ６ ８ｍ 光 ． ｍｍ。 两 热 源 采 用 旁 轴 复
合， 激光 垂直 焊接工 件 ， Ｇ焊 枪 与工件 之间 的交角 ＭＩ 为 ６ 。焊 接过 程 中采 用 激 光 在 前 电弧 在 后 的复 合 ５， 方式 ， 验装置 示 意图如 图 １ 示 ， 热源 问隙 。 试 所 ａ为
弥补 了单 热源 焊 接工 艺 的 不 足 。具 有 焊 接熔 深 大 、
加工 速度快 、 件变 形 小 、 池搭 桥 能 力强 、 焊 接 工 熔 可
高 反 射 率 材 料 、 于 集 成 等 特 点 ’ 。 白 １７ 易 ７ ＿ ９ ６年
Ｗ． ｔ ｎ首次提 出激 光 电弧 复合 焊 接 之 后 ， 十年 Ｓｅ ｅ 几
摩擦焊 和激 光一Ｉ ＴＧ复合 焊 等方 法 的研 究 ， 没 但 有 关 于镁 合金 激光一 Ｇ复合 焊的报 道 。 ＭＩ
１ 试 验 方 法和 装 置
１ １ 试 验 装 置 ．
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摘要挤压变形AZ31镁合金组织以绝热剪切条纹和细小的α再结晶等轴晶为基本特征。
挤压变形可显著地细化镁合金晶粒并提高镁合金的力学性能。
随挤压比的增大,晶粒细化程度增加,晶粒尺寸由铸态的d400μm减小到挤压态的d12μm(min);强度、硬度随挤压比的增大而增大,延伸率在挤压比大于16时呈单调减的趋势。
轧制变形使板材晶粒明显细化,硬度提高。
AZ31合金中添加Ce,其铸态组织中能够形成棒状Al4Ce相,并能改善合金退火态组织和力学性能;添加Ce可以改善AZ31的综合力学性能。
关键词:AZ31变形镁合金;强化机制；组织；性能绪论20世纪90年代以来,作为最轻金属结构材料的镁合金的用量急剧增长,在交通、计算机、通讯、消费类电子产品、国防军工等诸多领域的应用前景极为广阔,被誉为“21世纪绿色工程材料”,许多发达国家已将镁合金列为研究开发的重点。
大多数镁合金产品主要是通过铸造生产方式获得,变形镁合金产品则较少。
但与铸造镁合金产品相比,变形镁合金产品消除了铸造缺陷,组织细密,综合力学性能大大提高,同时生产成本更低,是未来空中运输、陆上交通和军工领域的重要结构材料。
目前，AZ31镁合金的应用十分广泛,尤其用于制作3C产品外壳、汽车车身外覆盖件等冲压产品的前景被看好,正成为结构镁合金材料领域的研究热点而受到广泛重视。
第1章挤压变形对AZ31镁合金组织和性能的影响1.1 挤压变形组织特征及挤压比的影响作用图1-1为动态挤压变形过程中的组织变化。
动态变形过程大致分为3个区域:初始区、变形区和稳态区，分别对应着不同的组织。
图1-1a为初始区挤压变形前的铸态棒料组织。
由粗大的α-Mg树枝晶和分布其间的α-Mg+Mg17Al12共晶体组成,枝晶形态十分发达，具有典型的铸造组织特征。
晶粒尺寸为112~400μm。
图1-1b为变形区近稳态区组织。
图中存在大量无序流线,流线弯曲度大、方向不定且长短不一，显然这种组织特征是在挤压力作用下破碎的树枝晶晶臂(α固溶体)发生滑移、转动的结果。
图1-1c为稳态区纵断面组织。
图中沿挤压方向分布的剪切条纹平行流线清晰可见，在平行流线上，分布着大量细小、致密的等轴晶粒。
显然,形变组织已发生了再结晶，平行流线可能是变形纤维在再结晶组织中的再现。
晶粒间几乎看不到α-Mg+Mg17Al12共晶组织。
这表明，经过大的挤压变形后，铸态组织中的共晶体发生破碎，离散分布于α固溶体中。
挤压流线密度较高,黑白相间，成簇状穿越每一个再结晶晶粒。
挤压纤维横向尺度比再结晶晶粒要小的多。
图1-2为λ=28时稳定段不同截面组织。
图1-2a为45°斜截面组织,图中晶粒细小，流线呈菊花瓣状分布。
图1-2b为横断面组织,图中晶粒细小，短小的网状流线依稀可辨。
挤压平行流线和再结晶等轴晶粒是变形组织的基本特征。
图1-3为不同挤压比所对应的变形组织。
图1-3a为λ=16的组织,图1-3b为λ=64的组织。
可知,在等温挤压条件下，随着挤压比的增大，合金变形程度增加,挤压组织进一步细化,挤压流线更加细密,晶粒变得更加细小。
三种挤压比(λ=16、28、64)分别对应的晶粒平均尺寸为50μm、35μm和20μm。
最小尺寸仅12μm,与快速凝固所形成的等轴晶尺寸(10μm)十分接近。
观察发现,在横断面和斜截面上,周边组织比中心区组织略显细小和致密些,在中心区域存在年轮状或花瓣状流线条纹。
相应地,纵向挤压组织中也存在晶粒大小和剪切条纹分布不均匀现象,边缘区比轴线附近的条纹更加细密,晶粒显得更为细小。
这主要与挤压棒材周边变形量较大,中心变形量较小,晶粒细化程度不同有关。
(a) (b)(c)图1-1 动态挤压变形过程中的组织变化(a) (b)图1-2 稳定区不同截面组织(a) (b)图1-3 不同挤压比所对应的变形组织1.2 挤压比对AZ31镁合金力学性能挤压比:以坯料变形前后的面积比(挤压比)作为变形程度的参数。
即:λ=A0/A1= (d0/d1)2(1-1) 式中,λ为挤压比;A0为变形前坯料面积;A1为变形后坯料面积;d0为变形前棒料直径;d1为变形后棒料直径。
据此,变形前铸棒的挤压比为1,试验选定的挤压比为16、28和64三种水平的影响。
图1-4为挤压比对AZ31镁合金力学性能的影响。
可知,与铸态(λ=1)相比,变形镁合金的强度ζb和延伸率δ均有很大的提高。
当λ< 16时,强度和延伸率提高十分显著;当λ≥16时,随λ的增大,强度值增大,ζb~λ曲线变化较为平缓,而延伸率有所降低,δ~λ曲线呈单调减小趋势。
尤其在λ=16~64范围内,延伸率减小幅度较大。
很明显,在λ= 16附近,存在着延伸率的极大值。
图1-5为挤压比对AZ31镁合金硬度的影响。
图中,随着挤压比的增大,硬度值单调增加。
另外,纵截面硬度的增加幅度(曲线陡度)比横截面硬度的增加幅度要大一些,这可能与纵、横向应力分布不均衡有关。
λ对镁合金力学性能的影响主要与变形程度、应力状态以及变形组织特征有关。
随着挤压比的增加,金属变形程度增大,变形流线更加细密,晶粒更加细化,镁合金的极限抗拉强度和硬度增大。
与此同时,金属变形不均匀及应力分布不均匀,导致残余应力存在,形成金属内部物理性质和力学状态不均匀,使金属塑性降低,表现为延伸率的下降。
图1-4 挤压比对AZ31镁合金力学性能的影响图1-5 挤压比对AZ31镁合金硬度的影响1.3 变形组织演变分析镁为密排六方结构,在室温下只有(1000)滑移面,低温变形能力较差;在250℃以上增加了{10 11}二次滑移面的〈11 20〉滑移方向,发生棱锥滑移,因此热挤压具有高的塑性。
另一方面,镁合金具有较高的“堆垛层错能”,与Cu、Ni合金相比,其热挤压过程中的组织演变又存在一定的差异。
在挤压变形初期,镁合金铸棒中粗大的树枝晶首先在挤压力作用下,在垂直于压力方向被压扁,进而发生弯曲和破碎成细碎的晶粒。
并在应力作用下获得重新排布,同时发生晶粒间的相对转动,形成弯曲的或波浪状的条纹(如图1-1b所示),放出挤压热量, 使金属发生整体上的塑性变形。
同时,带动业已破碎的晶间共晶体在随晶粒滑移和破碎的同时进而发生变形,并呈高度离散状分布。
随着变形量的不断增大,产生的挤压变形热在短的时间内很难散失,导致局部流变应力降低,局部滑移能力增强。
在三维应力的作用下,通过自适应转动并调整滑移方向,沿着挤压方向发生塑性流变,最终被挤成纤维状。
即形成所谓的与主应力轴线成45°夹角的绝热剪切(挤压)条纹。
此时,变形进入稳定状态。
其特点是变形纤维长而直,且相互平行。
低熔点共晶组织以薄层状的形式存在于平行纤维晶簇的间隙,在光镜下呈细的流线状分布。
金相纵截面上黑白相间的平行流线实质上是被拉长了的金属纤维的对应物。
挤压变形纤维组织比表面积大,界面能高,加上挤压热的作用,很容易发生相的传输和动力学再结晶。
按照“堆垛层错能”理论,金属再结晶过程分为形核和长大两个阶段。
由于镁合金具有较高的堆垛层错能,易于形核,再结晶主要取决于迁移和扩散速率,驱动力决定再结晶特征。
经过大变形形成的平行纤维组织,在挤压应力和挤压热的作用下,首先沿晶界形成亚晶结构,进而通过亚晶合并机制形成较大尺寸的大角度亚晶;随后,通过晶界迁移、亚晶进一步合并和转动,发生动态再结晶,最终形成细小的大角度晶粒(如图1-3a所示)。
显微硬度测试和探针分析结果表明,在同一晶粒内部的不同区域,存在着成分和硬度的差异(见表1-1)。
说明在再结晶过程中,尽管存在热激活,但相的分解和原子扩散速度仍然有限,从而使业已并入α再结晶晶粒中的原始组分(例如超细的变形共晶体等)在原位残存下来,形成晶粒内的类“带状偏析”。
这种晶内的成分差异往往与挤压流线的取向有着一定的对应关系。
表1-1 微区成分及硬度分析结果在等温挤压过程中,随着挤压比的增大,合金的变形量增多,再结晶速度加快,生成更加细小的再结晶等轴晶。
可有效地消除铸态AZ31镁合金凝固组织中粗大的树枝晶及晶内偏析,改变了共晶体的存在状态,获得了致密、细小的再结晶等轴晶组织。
为二次加热应变诱发熔化激活法半固态成形及近终产品的成型加工提供了物质、技术条件。
第2章温变形对AZ31镁合金组织性能的影响2.1 铸态及变形组织实验材料为AZ31合金铸棒,合金成分如表2-1所示。
为了消除取样位置对合金组织的影响,实验的6组试样均取自棒料的同一位置,1组为铸态试样,其余5组用于平面变形试验。
各试样的长度和宽度相同,均为150 mm×17 mm,厚度分别为2 mm、4 mm、6mm、8 mm、10 mm样厚度压缩至1 mm,变形温度为210℃(保温套和上、下砧模均预热至变形温度),变形速度为8 mm/s。
表2-1 实验合金的化学成分(质量分数/%)首先对试样进行均匀化处理(420℃保温12 h);然后在YA32-315四柱液压机上进行压缩变形,将试样厚度压缩至1mm,变形温度为210℃(保温套和上、下砧模均预热至变形温度),变形速度为8mm/s;把变形试样和铸态试样分别制成标准拉伸试样,在WDW-E100D微机控制万能试验机上进行拉伸试验;同时,将变形试样和原始铸态试样制成金相试样,用Neophot21型光学金相显微镜观察AZ31的铸态与变形组织,并进行比较。
图2-1所示为实验合金的铸态与变形组织。
从图2-1(a)可看出,经退火处理后的铸造组织由粗大的α基体和β相组成,原始晶粒尺寸约为100μm。
从图2-1(b)-(f)可以看出,在压缩变形初期(图2-1(b)),粗大的晶粒被压扁,进而发生弯曲、破碎成细晶粒,并在应力作用下获得重新分布,同时发生晶粒间的相对转动,带动已破碎的第二相发生滑移和变形,呈离散状分布,在平行流线上分布着大量细小、致密的等轴晶粒,说明形变组织已发生再结晶;图2-1(c)中开始出现再结晶组织,但变形孪晶组织仍占大部分;随应变增加(图2-1(d)),再结晶组织大量增加,原晶粒晶界处形成无畸变的新晶粒;图2-1(e)中几乎全为再结晶组织,晶粒细小,但变形不均匀;图2-1(f)为充分变形后得到的均匀等轴晶,晶粒大小约为5μm。
可见,在等温挤压过程中,随变形程度的增加,再结晶速度加快,有效地消除了铸态合金中粗大的晶粒及偏析,获得致密、细小的再结晶等轴晶组织。
（a）铸态（b）ε＝30%(c)ε＝66.3% (d)ε＝77.5%(e)ε＝82.6% (f)ε＝86.5%图2-1实验合金的铸态与变形组织2.2 温变形对AZ31镁合金组织的拉伸强度的影响根据拉伸试验数据得出图2所示的△ζb~ε曲线,其中△ζb为变形后的合金强度相对于原始铸态组织强度的增加值。
由于材料的屈服强度与晶粒大小存在着Hall-Petch关系,晶粒细化不仅可以提高材料的强度,而且可以提高其塑性。