AZ41與ZK60鎂合金熱壓縮變形行為及織構(gòu)研究.pdf

1、鎂及鎂合金是迄今在工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有高的比強(qiáng)度、比剛度,尺寸穩(wěn)定性高,阻尼減震性能好,機(jī)械加工方便,尤其易于回收利用,具有環(huán)保特性,被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程金屬結(jié)構(gòu)材料”,在列車、汽車、電子、電器、通訊、航空、航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是由于大多數(shù)鎂合金為密排六方結(jié)構(gòu),可開動(dòng)的滑移系較少,室溫塑性變形能力較差,限制了鎂合金的推廣應(yīng)用。因此,研究鎂合金的塑性變形具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 目前,鎂合

2、金板帶材的加工工藝需要多次中間退火,生產(chǎn)流程長(zhǎng)、成材率很低,導(dǎo)致其生產(chǎn)能耗大、成本高,使鎂合金板帶材的發(fā)展應(yīng)用受到一定制約。采用雙輥連鑄連軋技術(shù)可直接從熔體制備出近終形的鎂合金薄帶坯,可縮短鎂合金板帶材的加工工藝流程,降低生產(chǎn)成本。然而,有關(guān)該合金塑性變形的研究報(bào)道還很少。本文采用AZ41和ZK60鎂合金為試驗(yàn)材料,以研究雙輥鑄軋鎂合金的塑性變形特點(diǎn)。在變形溫度為300℃～400℃,應(yīng)變速率為0.001s-1～1s-1條件下,采用The

3、rmecmastor-Z熱/力模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)AZ41和ZK60鎂合金進(jìn)行熱壓縮試驗(yàn),以研究其流變應(yīng)力行為；采用金相分析、透射分析和X射線衍射分析等手段研究了合金的組織特點(diǎn)及織構(gòu)演變。主要結(jié)論如下:
　　 1.AZ41鎂合金熱壓縮時(shí),其流變應(yīng)力受變形溫度和應(yīng)變速率的影響顯著。流變應(yīng)力隨著變形溫度的升高而減小,隨應(yīng)變速率的增加而增大,流變應(yīng)力曲線呈現(xiàn)出明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征。上述合金的熱變形過程是受熱激活控制的,其流變應(yīng)力(σ)與變形溫

4、度(T)和應(yīng)變速率(ε)之間滿足雙曲正弦關(guān)系,可采用Z參數(shù)來(lái)描述合金在熱變形過程中的流變應(yīng)力行為。Z參數(shù)的表達(dá)式及合金的流變應(yīng)力方程分別為:
　　 Z=εexp(15869.09/T)=3.5×108[sinh(0.007σ)]5.4
　　 ln[sinh(ασ)]-0.19·lnε+2938.8·-/T-3.65
　　 2.通過對(duì)AZ41鎂合金熱變形組織進(jìn)行金相、透射分析,可以看出變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)其組織均有

5、顯著影響,不同溫度階段其變形機(jī)制也有所不同。當(dāng)溫度為300℃時(shí),合金組織以剪切帶和孿晶為主。應(yīng)變速率越高,剪切帶、孿晶的交錯(cuò)程度越高,其變形方式主要為位錯(cuò)滑移和孿生；溫度為350℃時(shí),合金組織整體表現(xiàn)為變形晶粒和再結(jié)晶晶粒共存,呈現(xiàn)出典型的“項(xiàng)鏈”狀組織特征。而當(dāng)溫度達(dá)到400℃時(shí),合金組織則以再結(jié)晶晶粒為主,且晶粒呈現(xiàn)出明顯的長(zhǎng)大趨勢(shì)。應(yīng)變速率越高,再結(jié)晶晶粒尺寸越小且混晶程度越高,其變形方式為位錯(cuò)滑移。
　　 3.AZ41鎂

6、合金在熱壓縮變形時(shí)產(chǎn)生的織構(gòu)主要是以基面{0002}平行于板面的基面織構(gòu)為主,而棱柱面{1010)和錐面{1011}的織構(gòu)組分較弱。在300℃變形量40％和350℃變形量為50％時(shí),其變形機(jī)理主要是基面{0002)的滑移和{1011}孿晶造成了基面向軋制方向轉(zhuǎn)動(dòng)的雙峰織構(gòu)分布；在400℃變形量為67％時(shí),再結(jié)晶使基面板織構(gòu)加強(qiáng),即基面{0002}轉(zhuǎn)向與板面平行。
　　 4.ZK60鎂合金熱壓縮時(shí),其流變應(yīng)力受變形溫度和應(yīng)變速率的

7、影響顯著。流變應(yīng)力應(yīng)力隨著變形溫度的升高而減小,隨應(yīng)變速率的增加而增大,流變應(yīng)力曲線呈現(xiàn)出明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶特征。Z參數(shù)的表達(dá)式及合金的流變應(yīng)力方程分別為:
　　 Z=εexp(10568.92)=3.5×108[sinh(0.0067σ)]3.57
　　 ln[sinh(ασ)]=0.28·lnε+2968.8·1/T-5.53
　　 5.通過對(duì)ZK60鎂合金熱變形組織進(jìn)行金相、透射分析,得出ZK60鎂合金在30