室溫等通道轉(zhuǎn)角擠壓后純鎂的微觀組織與力學(xué)性能研究.pdf

1、鎂，密度為1.74g/cm3，是目前航天航空、電子通信、汽車領(lǐng)域最有應(yīng)用前景的金屬材料之一。然而，鎂為密排六方結(jié)構(gòu)的晶體，在常溫下只能沿基面進(jìn)行滑移，塑性和延展性較差，從而大大限制了其生產(chǎn)應(yīng)用。
　　等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)是在不改變材料尺寸的條件下制備超細(xì)晶鎂及鎂合金塊狀材料并提高其綜合性能的最有效的方法。很長一段時(shí)間以來，關(guān)于純鎂的 ECAP變形研究一般是在高溫下進(jìn)行的，但是溫度升高會發(fā)生再結(jié)晶，導(dǎo)致晶粒尺寸變大，強(qiáng)化效果下

2、降。所以，只有在較低的溫度下進(jìn)行 ECAP擠壓，才能獲得理想的納米組織。研究表明，采用一些方法如施加背壓，降低擠壓速度及增大模具轉(zhuǎn)角等可以實(shí)現(xiàn)純鎂及鎂合金在200℃以下的 ECAP擠壓，然而，這對于實(shí)現(xiàn)純鎂及其鎂合金在室溫下的 ECAP擠壓還有一定難度，因?yàn)槊芘帕浇Y(jié)構(gòu)的鎂晶體在 ECAP變形中很容易產(chǎn)生裂紋。
　　為了解決純鎂在室溫?cái)D壓過程中開裂的問題，實(shí)現(xiàn)純鎂在室溫下的一道次塑性大變形，本文用鉆孔純鐵包套純鎂棒的方法，在室溫下

3、以4mm/min的速度對φ8mm的純鎂棒包套后進(jìn)行ECAP擠壓。借助于鐵套對純鎂試樣在剪切變形過程中產(chǎn)生的應(yīng)力束縛作用，成功制備了表面無裂紋、晶粒細(xì)小、性能優(yōu)良的純鎂擠壓試樣。使用SEM-EBSD、維氏硬度計(jì)、電子萬能試驗(yàn)機(jī)對一道次ECAP變形態(tài)及退火態(tài)的微觀組織、力學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　對一道次 ECAP擠出前后純鎂的微觀組織和織構(gòu)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：熱擠壓后純鎂組織分布比較均勻，但是晶粒尺寸較大，而經(jīng)過一道次擠壓后的微觀結(jié)

4、構(gòu)為拉長的帶狀組織，且分布不均，但是晶粒尺寸明顯細(xì)化。純鎂的變形織構(gòu)為典型的（0001）基面纖維織構(gòu)，柱面織構(gòu)和錐面織構(gòu)相對較弱，純鎂試樣經(jīng)一道次擠壓后，織構(gòu)最強(qiáng)極與擠出方向發(fā)生了一定的偏移，約為15°左右，這是試樣在等通道擠出過程中，在通道角中受到剪切變形的結(jié)果，同時(shí)，織構(gòu)極密度強(qiáng)度下降，這可能與形成了更多的小角度晶界有關(guān)。
　　對一道次ECAP擠出前后純鎂的壓縮力學(xué)性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：熱擠壓后，純鎂試樣屈服強(qiáng)度，壓縮強(qiáng)度

5、均有明顯提高，而經(jīng)過一道次擠壓后又有所下降，這是 ECAP擠出過程中變形的不均勻性造成的；經(jīng)過熱擠壓后，純鎂的硬度增加，一道次擠壓后降低，這是試樣在 ECAP變形中組織分布不均勻造成的。
　　對一道次退火后純鎂的微觀組織和織構(gòu)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：退火處理后，一方面，晶粒發(fā)生了靜態(tài)再結(jié)晶，晶界變得清晰，形成大量的等軸晶，在200℃×30min的退火條件下，退火組織分布最為均勻，晶粒平均尺寸也最??；另一方面，一道次擠壓試樣的（000

6、1）基面織構(gòu)、（10-10）柱面織構(gòu)和（10-11）錐面織構(gòu)位置基本不變，但是織構(gòu)分布變得分散，織構(gòu)強(qiáng)度隨著退火時(shí)間的增加而降低，說明退火可以弱化織構(gòu)，但是不會改變織構(gòu)的位置分布。退火處理后形成大量的等軸晶，大角度晶界逐漸增加。
　　對一道次退火后純鎂的壓縮力學(xué)性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：退火處理后，試樣內(nèi)部由于變形不均勻引起的殘余內(nèi)應(yīng)力逐漸消除，發(fā)生了靜態(tài)再結(jié)晶，材料的抗壓強(qiáng)度、壓縮率均有明顯提高，屈服強(qiáng)度則稍有下降，其中在退火3