镁合金超塑性研究

AZ31镁合金塑性变形不均匀性与变形机制的研究

AZ31镁合金塑性变形不均匀性与变形机制的研究镁合金性能优异、应用广泛,但较差的室温塑性及变形过程中的不均匀性极大地制约了它的生产应用。深入研究镁合金的变形不均匀性及内在塑性变形机制是理解镁合金变形行为的关键。 本文以商用轧制AZ31镁合金为初始材料,基于数字图像相关方法(DIC)、电子背散射衍射技术(EBSD),建立了微观尺度应变不均匀性及组织变形不均匀性的有效表征方法。在此基础上详细研究了晶粒尺度变形不均匀性与变形机制的内在联系,并深化了对不均匀变形条件下塑性变形机制的行为理解。 获得的主要研究结论如下:借助纳米级表面标记颗粒实现了试样表面高分辨应变场的分析,探索了晶粒以及晶内孪晶尺度的应变分布情况,证实了应变分布在微观尺度的不均匀性。同时结合微观组织结构及变形机制的研究解释了应变不均匀性的产生原因,研究表明晶体取向的自身软硬程度以及与相邻区域的相对软硬状态都会影响应变的分布,在某些界面处的应变累积是由于界面两侧缺乏有效的塑性变形机制以完成应变的传递。 为理解局部应变对塑性变形机制的行为影响,对晶界处的孪晶穿透行为进行了详细的统计研究。总结了孪晶穿透在小取向差角晶界处容易发生的规律,探究了Schmid因子对孪晶穿透的影响,并利用几何协调因子m’从应变协调角度解释了某些不遵循Schmid定律的孪晶行为。 分析表明m’可以较好地解释局部应变下的孪晶变体选择行为,但对于孪晶穿透在何处发生并没有良好的预测性。基于EBSD获得的取向数据,建立了晶粒尺度组织变形不均匀性的两种可视化表征方法。 验证了“晶内取向分散”方法表征晶粒分裂的有效性及优越性,并运用“晶

内取向发展”方法揭示了介观变形带的信息。研究表明晶粒分裂在低应变量下就已经发生,结合Sachs模型及低能位错结构(LEDS)理论分析得出晶内同一组滑移体系间相对开动量的不同会导致晶内各部分不同的转动行为。 利用上述表征方法能够帮助对热变形过程中组织的不均匀变化及动态再结晶形核机制的理解。研究表明在低应变阶段,晶粒长大可以降低体系能量从而弱化晶内变形的不均匀性,晶粒长大过程中晶界的迁移大多符合降低界面能量的要求。 随着应变量的增加,晶内变形的不均匀性迅速增加,并在不均匀变形组织中观察到晶界突出和应变诱发的矩形晶界迁移形貌。AZ31镁合金在200℃的热变形过程中同时存在着不连续动态再结晶(DDRX)及连续动态再结晶(CDRX)的形核机制。

MB15超塑性镁合金扩散连接试验

第２４卷第ｌ期 焊接学报ｖ０１．２４Ｎ。．１２Ｏ０３年２月ＴＲＡＮＳＡＣＴｌ０ＮＳ０ＦＴＨＥＣＨＩＮＡＷＥＬＤＩＮＧＩＮＳＴＩＴＵＴｌ０ＮＦｅｂｒｕａｒｙ２００３ ＭＢｌ５超塑性镁合金扩散连接试验 于彦东，张凯锋，蒋大鸣，韩文波 （哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨１５０００１） 摘要：根据原子扩散理论对ＭＢｌ５超塑性镁合金进行了扩散连接工艺研究。扩散连 接试验前采用三种不同方法去除ＭＢｌ５镁合金表面的氧化膜，从中选出最佳方法。在 Ｇｌｅｅｂｌｅ—１５００型热／力模拟试验机上，对超塑性ＭＢｌ５镁合金进行了在不同连接工艺条 件下的扩散连接，在电子万能试验机上对扩散连接接头进行了剪切强度试验，从而获得 了ＭＢｌ５超塑性镁合金的最佳扩散连接工艺参数。利用金相显微镜、扫描电镜（ｓＥＭ）， 对扩散连接接头微观组织进行分析，得出了ＭＢｌ５超塑性镁合金主要是通过原于扩散 和晶粒长大造成的原始焊接表面晶界的移动，促使接头表面原子充分扩散，形成牢固的 连接。 关键词：超塑性；扩散连接；镁合金；剪切强度 中圈分类号：ＴＧｌ４６．２２文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—３６０ｘ（２００３）ｏｌ一“一０５于彦东 ０序言 超塑成形／扩散连接（ｓＰＦ／ＤＢ）复合工艺是近年成形与连接中最先进的技术之一。用ｓＰＦ／ＤＢ技术已成功地进行了钛合金及部分铝合金复杂多层结构件的成形，并广泛地用于航空航天结构器件的制造。目前，人们正在积极研究一些高强度铝合金、高强度镁合金等先进材料的ｓＰＦ／ＤＢ成形技术。镁合金是常用的航空金属结构材料中最轻的一类。镁的密度只及铝的三分之二（约１．７４×１０３ｋｇ／ｍ），因此，尽管其强度和弹性模量低于铝，但仍能保持较高的比强度和比刚度。在航空工业中，镁合金可用于制作各种框架、机架等零件及仪表电机壳体和操纵系统中的支架、摇臂等零件；镁合金还在宇航工业、光学仪器、通讯技术、采矿工具、纺织机械和运输部门中获得应用，其主要优点在于减轻设备装置的重量＋增加产品抗冲击性能…。 超塑性材料具有等轴细晶的显微组织，对扩散焊接很有利。用于超塑性铝合金的扩散连接工艺已经被概括出来了。这些方法包括表面无覆着物的静态压力连接，气压连接，含中间夹层的连接”“１等。至今．镁合金超塑性扩散连接的研究尚未见报道。因此，作者采用超塑性状态ＭＢｌ５镁合金进行扩散焊接试验，探讨超塑性对扩散焊接的作用和超塑性镁合金扩散焊接的微观机理。 收稿日期：２００２一０７—１９１试验材料及方法 １．１试验材料 研究所用材料为ＭＢｌ５镁合金。其主要化学成分见表ｌ，力学性能见表２。该镁合金块厚为２０ｍｍ，在轧制之前，将试件加热至３３０℃，保温１ｈ，然后每一次都以５％一ｌＯ％的压下量进行轧制。反复进行加热和轧制，最后轧制成１．０ｍｍ厚的薄板。 表１镁合金ｌＭＢｌ５）的化学成分（质量分数，％ Ｔ铀ｋ１Ｃｈ唧ｌ∞ｌ洲ｐｏ耐ＨｏｎｏｆＭＢｌ５ 表２超塑性镁合盒板材常温下的力学性能Ｔ讪ｋ２Ｍ∞ｈａｍｄ蛆ｐｍ畔ｎｉ靠ａｔｎｏｍａｌｔ伽Ⅲ肼！ｔＩＩ砷 轧制后的镁合金薄板晶粒尺寸平均为５．９“ｍ，超塑变形温度为３８０℃，应变速率为５．５６×ｌｏ。／ｓ的条件下，其应变速率敏感性指数ｍ值可达Ｏ．４８。对应的延伸率为４２０％．流动应力为８．８ＭＰａ。１．２试验方法 试验试样及扩散连接接头采用搭接形式如 图ｌ和图２所示。 　万方数据

镁合金塑性变形与断裂行为的研究

镁合金塑性变形与断裂行为的研究 刘天模，卢立伟，刘宇 重庆大学材料科学与工程学院，重庆（400030） E-mail: haonanwa@https://www.sodocs.net/doc/424475813.html, 摘要：通过室温压缩拉伸实验，研究了AZ31挤压镁合金的断裂失效机制。研究表明，在压缩破坏实验中有镦粗现象，金相显示沿粗大晶界处形成了大量的孪晶，部分孪晶界诱发裂纹源，裂纹沿晶界处传播，同时部分孪晶对裂纹起钝化阻碍作用，断口扫描表明属于韧脆混合断裂；在拉伸破坏实验中出现明显颈现象，金相显示沿拉长晶晶界处形成大量孪晶，孪晶和裂纹之间存在交互作用，断口扫描表明属于韧性断裂，同时显示出空洞形核诱发裂纹的机制。 关键词：压缩变形；拉伸变形；孪晶；断裂 中图分类号：TG 1. 引言 镁合金属于密排六方晶体结构，其轴比（c/a）值为1.623，接近理想的密排值1.633，室温滑移系少在室温塑性变形时，出现大量的孪晶协调其塑性变形，塑性变形能力差，容易断裂[1]。金属的断裂是指金属材料在变形超过其塑性极限而呈现完全分开的状态。因为材料受力时，原子相对位置发生了改变，当局部变形量超过一定限度时，原子间的结合力遭到破坏，便出现了裂纹，裂纹经过扩展而使金属断开。金属塑性的好坏表明了它抑制断裂能力的高低。在塑性加工生产中，尤其是对塑性较差的材料，断裂常常是引起人们极为关注的问题。加工材料的表面和内部的裂纹，以至于整体的断裂，都会使得成品率和生产率大大降低[2,13]。因此，研究镁合金塑性变形中的断裂行为和规律对于有效地防止金属成形过程中的断裂，充分发挥金属材料潜在的塑性有重要意义. 2. 实验内容 实验材料选用AZ31挤压材，挤压温度为300℃，挤压比为4.5，挤压速度为1mm/s，将挤压样加工成标准压缩样Φ7×14mm和标准拉伸样，并选此标准压缩样进行400℃保温2小时的退火，利用新三思万能电子试验机CMT－5150以1mm/min的速度沿挤压方向进行压缩和拉伸破坏实验；然后利用数码相机对失效后试样断口方向及断面进行拍照宏观分析；再对失效试样的压缩或拉伸方向进行金相显微组织分析；最后利用扫描电子显微镜对压缩和拉伸的断口形貌进行分析。 3．试验结果 3.1 挤压态压缩破坏样 3.1.1 断口宏观分析

镁合金的超塑性

镁合金的超塑性 梁冬梅周远富褚丙武 （中国铝业郑州研究院，郑州 450041） 摘要：综述了镁合金的超塑变形特点及晶粒细化对镁合金超塑性的影响,描述了镁合金的高应变速率超塑性和低温超塑性。指出镁合金超塑成形技术的发展将大大拓展其应用领域。 关键词：镁合金；超塑性；晶粒细化 The Deformation Mechanism and Superplasticity of Magnesium Alloys Liang Dong-mei Zhou Yuan-fu Chu Bing-wu （Zhengzhou Research Institute of Chalco，Zhengzhou 450041,China） Abstract：The characteritics of superplasticity and the effects of fine grain on superplasticity are described. High strain rate and low temperature superplasticity of magnesium alloys are reviewed. The developing of superplastic forming will enlarge the applications of magnesium alloys. Key words：magnesium alloys; deformation mechanism; superplasticity；fine grain 0 前言 镁是所有结构用金属及合金材料中密度最低的。与其他金属结构材料相比，镁及镁合金具有比强度、比刚度高，减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，在汽车、电子、电器、航天、航空和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，被誉为“2l世纪绿色工程金属结构材料”[1]。 由于镁晶体为密排六方结构，镁基体的独立滑移系比较少，因此，镁合金的塑性加工能力较差，在很大程度上限制了镁合金的应用。因此必须采用锻压、轧制、挤压等变形方式获得更高的强度，更好的延展性，以拓展镁合金的应用[2]。 开发镁合金塑性加工工艺，提高镁合金作为结构件的综合力学性能，成为镁合金的发展动力[2]。在镁合金的成形工艺中超塑成形对于这类强度高而塑性差的材料是一种非常有优势的成形方式。目前研究镁合金的超塑性及其成形工艺具有重要意义，是镁合金研究当中极具先进性与挑战性的研究重点。 1 镁合金的超塑性 超塑性特征不仅意味着非常大的伸长率，还表现出非常低的流变应力，可实现复杂工件的一次成形，大大降低材料及能源消耗[4]。自从20世纪50年代发现金属超塑性以来，其研究发展很快，各国都十分重视超塑性的研究和应用，力图拓展其应用领域。 一般金属材料在实现超塑性变形时，必须具有细小的等轴晶粒，晶粒尺寸在10μm以下，此外，还必须满足较高的超塑变形温度（≈0.7Tm，Tm为材料熔点）和较低的应变速率(小于10-3s-1)条件[5]。而对于镁合金，近期的研究结果表明[3]：镁合金在较大晶粒尺寸（可达100μm）、较快应变速率（1×10-2s-1）和较低温度下（300～400℃）也能实现较好的超塑性，

高塑性变形镁合金合金系简介

高塑性变形镁合金合金系简介 按成形工艺，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金，两者在成分、组织性能上存在较大差异。 铸造镁合金主要用压铸工艺生产，其主要特点是生产效率高、可生产薄壁及形状复杂的构件，且铸态组织优良、铸件表面质量好、尺寸精度高。在合金中加入铝可强化镁合金并使其具有优异的铸造性能，为了便于压铸，铸造镁合金中的铝大于3%，同样为了降低热裂倾向，铸造镁合金中的锌含量不超过2%。铸造镁合金应用于汽车零件、机件罩壳和电器结构等。 与铸造镁合金相比，变形镁合金组织更细、成分更均匀、内部更致密，因此变形镁合金强度和延伸率均较高。第一次世界大战以来，变形镁合金获得了较系统地研究与发展，并形成系列的镁合金系。变形镁合金的板材、挤压材以及锻件等塑性加工产品在军用飞机、航空航天、赛车等领域得到了较多的应用。 目前镁合金形成了一个较完整的体系，但镁合金牌号还没有形成国际通用的标准。美国材料试验协会(ASTM)的命名方法应用更普遍一点，其命名方法是由“字母-数字-字母”三部分组成的命名系统。第一部分的二个字母表示两种主要两种合金元素，第二部分数字分别表示这两种元素含量的重量百分比，第三部分的字母是用来区分具有相同标称成分的不同合金。 暂不考虑镁锂合金，下面介绍具有密排六方结构的镁合金。 ①Mg-Al系 Mg-Al系合金一般属于中等强度、塑性较高的最常用合金系，它们具有良好的强度、塑性和耐腐蚀性等综合性能，而且价格较低。Mg-Al系合金中，部分AZ、AM、AE合金属于高塑性镁合金。Mg-Al-Zn系合金应用很广泛。它的主要特点是强度高，并具有良好的铸造性能。铝是该合金系中的主要元素，其主要作用是提高合金的室温强度，并赋于热处理强化效果。共晶温度(437℃)下，铝在镁中的溶解度为12.27%，100℃时溶解度为2.0%，因此可进行热处理强化。锌能提高合金的强度，改善合金的塑性，提高耐腐蚀性，但锌增加疏松和热裂纹的形成倾向。 AZ系中的AZ31、AZ61，具有良好的塑性、强度和耐腐蚀性等综合力学性能，AZ31和AZ61的延伸率能达到19%以上。常用Mg-Al合金铝含量小于10%，由于不平衡结晶，室温状态组织为α(Mg)+β(Mg17Al12)，β相随铝含量的增加而增多。在铝含量小于10%时，随着铝含量增加，固溶条件下β相可全部溶入α基体中，随Al量增加抗拉强度不断提高；伸长率则在3～8%范围内达到最大值。AZ合金在固溶处理条件下塑性较好,细小晶粒组织的塑性较好。在研究AZ31B合金的轧制时，发交叉轧制板材的塑性较好。 AM系列镁合金具有优良的韧性，用于经受冲击载荷、安全性要求高的场合。AM20压铸态下延伸率可达20%，AM50和AM60压铸态延伸率可达到15%，塑性均较好。对Mg-Al-Mn 三元镁合金，当锰含量小于1%时，室温状态组织为α(Mg)+β(Mg17Al12)+MnAl，随着锰含量的增加，组织中将出现脆性的β-Mn相，使塑性降低。 AE系合金具有较好的抗蠕变和耐热性能，其中有些合金塑性亦较好。AE42合金具有优良的综合性能，同时其铸态延伸率能达到17%，属于高塑性镁合金。 ②Mg-Zn系

异步轧制AZ31镁合金板材的超塑性工艺及变形机制

第４３卷 ２０１５年８月 　 第８期 第７－１２页 材　料　工　程 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　 Ｖｏｌ．４３ Ａｕｇ．２０１５　 Ｎｏ．８ ｐｐ．７－１２异步轧制ＡＺ３１镁合金板材的超塑性 工艺及变形机制 ＳｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃＰｒｏｃｅｓｓａｎｄＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆ ＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙＲｏｌｌｅｄＡＺ３１ＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙ 江海涛，段晓鸽，蔡正旭，王　丹 （北京科技大学冶金工程研究院，北京１０００８３） ＪＩＡＮＧＨａｉ‐ｔａｏ，ＤＵＡＮＸｉａｏ‐ｇｅ，ＣＡＩＺｈｅｎｇ‐ｘｕ，ＷＡＮＧＤａｎ （ＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） 摘要：经过异步轧制工艺获得ＡＺ３１镁合金薄板。在３００～４５０℃范围内，分别通过５×１０－３，１×１０－３ｓ－１和５×１０－４ｓ－１不同应变速率进行高温拉伸实验研究其超塑性变形行为，计算应变速率敏感指数ｍ值、超塑性变形激活能Ｑ及门槛应力σ０值。通过ＥＢＳＤ分析和扫描电镜观察拉伸断裂后的断口形貌，分析ＡＺ３１镁合金的超塑性变形机制。结果表明：ＡＺ３１镁合金的塑性变形能力随着变形温度的升高及应变速率的降低而增强。当拉伸温度为４００℃、ｍ＝０．７２、应变速率为５×１０－４ｓ－１时，ＡＺ３１具有良好的超塑性，伸长率最大为２０６％。温度为４００℃时，异步轧制ＡＺ３１镁合金的超塑性变形是以晶格扩散控制的晶界滑移和基面滑移共同完成的。 关键词：ＡＺ３１镁合金；晶粒细化；超塑性工艺；变形机制 ｄｏｉ：１０．１１８６８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１‐４３８１．２０１５．０８．００２ 中图分类号：ＴＧ１４６．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１‐４３８１（２０１５）０８‐０００７‐０６ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＺ３１ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓｈｅｅｔｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｆｒｏｍ３００℃ｔｏ４５０℃，ｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒａｉｎｒａｔｅｓｏｆ５×１０－３，１×１０－３ｓ－１ａｎｄ５×１０－４ｓ－１ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＡＺ３１ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙ．Ｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｓｔｒａｉｎｒａｔｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｎｄｅｘｍ，ｔｈｅｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙＱａｎｄｔｈｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓｔｒｅｓｓσ０ｗｅｒｅａｌｓｏｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＴｈｅｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＡＺ３１ｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｂｙＥＢＳＤａｎｄＳＥＭ．Ｔｈｅｒｅ‐ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｏｆＡＺ３１ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｅｎｈａｎｃｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｄｅ‐ｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｓｔｒａｉｎｒａｔｅ．ＡＺ３１ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｅｘｈｉｂｉｔｓｇｏｏｄｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉ‐ｔｙ，ａｎｄｍａｘｉｍｕｍｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ‐ｔｏ‐ｆａｉｌｕｒｅｏｆ２０６％ａｔ４００℃ｗｈｅｎｔｈｅｓｔｒａｉｎｒａｔｅｉｓ５×１０－４ｓ－１，ａｎｄｔｈｅｍｖａｌｕｅｉｓ０．７２．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｏｌｌｅｄＡＺ３１ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙａｔ４００℃ｒｅｌｉｅｓｏｎｔｈｅｊｏｉｎｔｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｌｉｄｉｎｇ（ＧＢＳ）ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｌａｔｔｉｃｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｎｄｂａｓａｌｓｌｉｐ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＺ３１ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙ；ｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ；ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｐｒｏｃｅｓｓ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ 镁合金在汽车、通讯电子、航空航天等领域得到日益广泛的应用［１，２］。由于镁是密排六方结构，室温塑性变形能力较差，从而明显限制了其应用范围。高温下镁合金表现出良好的塑性，采用超塑性成形技术不仅可以解决镁合金室温加工成形过程中的一些难题，也扩大了应用范围，并且降低了镁合金的制造成本，具有较好的实用价值。目前，对镁合金的超塑性变形及组织性能研究较多［３－５］，而通过ＥＣＡＰ、累积叠轧等［６－８］大塑性变形法制备超细晶镁合金的方法是使镁合金获得超塑性的一个重要方向。但因其工艺复杂、成本较高，且受到试样尺寸等方面的影响而在工业应用上受到限制。而异步轧制方法工艺简单，易于实现大批量生产，同时通过细化晶粒、弱化ＡＺ３１镁合金的｛０００２｝织构，能够提高板材的室温成形性能，具有较好的前景。目前关于异步轧制ＡＺ３１镁合金超塑性研究的报道较少。 本实验通过异步轧制法制备出具有超细晶粒的镁合金薄板，分别在不同的温度和不同的应变速率下进

变形镁合金的发展现状

变形镁合金的发展现状 摘要：本文介绍了变形镁合金的发展现状，介绍了变形镁合金的主要成型方式，包括镁合金高压扭转、多向锻造、轧制等、等通道转角挤压和连续挤压等剧烈塑性变形方式1, 2。分析了大塑性变形的原理，介绍了大塑性变形方式对变形镁合金晶粒细化和织构控制的影响。通过对现有镁合金大塑性变形研究结果的总结与归纳,得出了镁合金大塑性变形技术未广泛应用的原因所在,并指出开发生产效率高、成本低、工艺简单的一道次成型即可显著细化晶粒和控制织构的新型大塑性变形技术将会是未来变形镁合金领域中的研究重点3。同时介绍了镁合金大塑性变形挤压成形的几种方法，分析了这些方法的特点，并对镁合金大塑性变形挤压技术的前景进行了展望。 关键词：镁合金；大塑性变形；连续挤压 0 绪论 镁及其合金是实际工程应用中最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果佳、机加工性能优良、零件尺寸稳定和易回收等优点，成为航空、航天、汽车、计算机、电子、通信和家电等行业的重要新型料。镁合金的开发和应用存在着巨大的空间和潜力，正如著名材料专家Cahn所指出的，“在材料领域中还没有任何材料像镁那样存在潜力与现实如此大的颠倒4。”目前，压铸是镁合金成形的主要方式；但是压铸件力学性能较差，并且容易产生微小的气孔，因此阻碍了镁合金产品的进一步发展。变形镁合金因其良好的综合力学性能而受到了重视5。 1各种镁合金成型技术 1.1 高压扭转技术 高压扭转工艺通过压杆向放置在固定不动模具中的盘状材料施加很高的压力，同时压杆作旋转运动，从而实现扭转剪切变形。试样一般为圆盘状，尺寸较小，直径一般为10-20mm，厚度为0.2-1.5mm。在高压扭转过程中，盘状试样可以在高达几个Gpa的压力下发生扭转变形，而试样的尺寸不发生变化，因此在试样的外侧可以引入很大的剪切应变。由于材料的剪切应变是通过压杆的旋转来引入，因此剪切应变量的大小与材料所处位置的半径有关。通过高压扭转制备的材料存在从中心向外侧组织不均匀的现象。

挤压态ZK60镁合金的高温力学性能及其超塑性

收稿日期:2003-12-12 作者简介:郝艳君(1979-),女,辽宁葫芦岛人,助教.文章编号:1000-1646(2004)03-0261-04 挤压态ZK60镁合金的高温力学性能及其超塑性 郝艳君1,陈立佳2,吴　伟2 (11沈阳工业大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110023;21沈阳工业大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110023) 摘　要:针对挤压态ZK60镁合金的高温力学性能及其超塑性行为进行了研究.结果表明,挤压态 ZK60镁合金的高温力学性能与试验温度、应变速率密切相关.通常,屈服强度和抗拉强度随试验 温度的降低和应变速率的增加而提高,而延伸率则随试验温度的升高和应变速率的降低而增大. 塑性变形流变应力与温度的倒数之间呈线性关系,而且在应变速率为5×10-4/s下的激活能为 9314kJ/mol. 关　键　词:镁合金;超塑性;高温力学性能 中图分类号:TG113125 文献标识码:A 镁合金作为结构材料得到了越来越广泛的重视,并将在今后发挥越来越重要的作用.这是由于镁合金具有一些优良性能,如密度小、具有抗震性,易于机械加工等[1～4].而镁合金的常温塑性变形能力较差,并常常用于精加工,所以研究其高温力学性能具有较大意义.本文研究了挤压态的镁合金的高温性能,其中主要对其超塑性进行研究.通过对其高温力学性能的研究,并对其在不同条件下所得数据进行对比分析,从而得到挤压态镁合金超塑变形特征及其影响因素. 1　试验材料及试验方法 111　试验材料 本试验所用材料是ZK60镁合金,其中Zn含量为6%,Zr含量≤017%,其余为Mg及Si、Cu 等杂质. 112　试样制备 将ZK60镁合金进行热挤压,具体工艺流程是:挤压锭→去皮→预热→热挤压→冷却→矫直→截成规定尺寸.挤压比是35∶1.挤压态ZK60镁合金的拉伸试样用线切割机床切取,试样的标距长度为5mm.为了减少应力集中、降低缺口敏感性,需将试样上的切割痕迹用砂纸打磨掉. 113　试验方法 拉伸试验温度范围为200～300℃,应变速率范围为(1～10)×10-4/s.试样在电阻炉中进行加热,加热到预定温度后保温10～20min,再进行拉伸试验,记录高温拉伸试验期间的工程应力及应变数据,据此确定试样在不同拉伸实验条件下的抗拉强度和屈服强度;量取断裂试样的最终长度,计算出延伸率. 2　试验结果及分析 211　挤压态ZK60镁合金的高温塑性 图1为挤压态ZK60镁合金在300℃温度下进行拉伸试验后所测得的延伸率与应变速率的关系曲线.由图可知,当应变速率为1×10-4/s时,挤压态ZK60镁合金延伸率达到195%左右;而在(1×10-4～1×10-3)/s的应变速率范围内,延伸率变化不大;其后,随初始应变速率的进一步增加,延伸率降低. 图2为挤压态ZK60镁合金在5×10-4/s的应变速率下拉伸试验后所测得的延伸率与温度之间的关系曲线.由图可知,随着试验温度由300℃降低至250℃时,延伸率由195%左右降低至12312%,当试验温度由250℃降至200℃时,挤压态ZK60镁合金的延伸率也有所降低,但降低幅度不大. 212　挤压态ZK60合金的强度 图3为300℃的试验温度下对挤压态ZK60镁合金进行拉伸试验时所获得的抗拉强度—初始应变速率曲线.由图中可以看出,同一试验温度 第26卷第3期2004年6月 沈　阳　工　业　大　学　学　报 Journal of Shenyang University of Technology Vol126No13 J un.2004

镁合金综述

镁合金的研究进展与发展前景 摘要： 简要介绍了镁及镁合金的优越性能，概述了镁合金的成型工艺性能及各种成型方法，并涉及当前的新型镁合金。阐述了镁合金的防腐与净化技术。探讨了镁合金材料的应用状况和发展前景。 关键词：镁合金成型工艺相图研究发展前景 前言： 镁合金的力学性能与一般铝合金基本相当，而其密度仅为铝合金的2／3，故其比强度、比刚度均优于铝合金；同时镁合金还具有弹性模量较低，能吸收较大的冲击功，滞振性较好等特点。在便携产品风行和节能已成为世界性主题的今天，镁合金越来越受到人们的重视。随着电子产业及汽车工业的突飞猛进，人类的生存与资源和环境之间的矛盾日益突出，因此降低产品的自重以减少能源消耗和受污染程度，成为至关重要的问题，镁合金被公认为是当今世界最有前途的轻质材料之一，被誉为2l世纪的绿色功能材料。 正文： 1、镁合金的优势与缺点 镁合金的优越性主要表现在：密度小，只及钢铁的1／4，铝合金的2／3，是最轻的结构合金，能有效降低部件重量，节省能源。比强度很大，略低于比强度最高的纤维增强材料。比刚度与铝合金、钢铁基本持平，远高于工程塑料。阻尼性能好，吸收能量能力强，具有极佳的减震性，可用于震动剧烈的场合，用在汽车上可增强汽车的安全性和舒适性。导热性好，稍逊色于一般铝合金，是工程塑料的300倍，且温度依赖性低，可用于制造要求散热性能好的电子产品。镁合金是非磁性材料，电磁屏蔽性能好，抗电磁波干扰能力强，可用于手机等通讯产品。镁合金加工成型性好，外观质感好，可制作笔记本电脑、照相机等外壳。镁合金线收缩率很小，尺寸稳定，不易因环境改变而改变（相对于工程材料）。镁合金可全部回收利用，是有利于环保的一种绿色金属。 尽管镁具有其独特的优势，但与传统金属(钢铁、铝等)相比，到现在对镁基材料的研究还远远不够，没有形成很丰富的合金系，在结构材料方面的应用很有限;在功能材料方面的研究与应用也处于起步阶段。这是由于镁合金也存在着自身的缺点。 （1）易燃性镁元素与氧元素具有极大的亲和力，其在高温下甚至还处于固态的情况下，就很容易与空气中的氧气发生反应，放出大量热，且生成的氧化镁导热性能不好，热量不能及时散发，继而促进了氧化反应的进一步进行，形成了恶性循环，而且氧化镁疏松多孔，不能有效阻隔空气中氧的侵入。 （2）室温塑性差，因为镁具有密排六方晶体结构，在室温下只有1个滑移面和3个滑移系，因此它的塑性变形主要依赖于滑移与孪生的协调动作。但镁晶体中的滑移仅发生在滑移面与拉力方向相倾斜的某些晶体内，因而滑移的过程将会受到极大地限制，而且在这种取向下孪生很难发生，所以晶体很快就会出现脆性断裂。在温度超过250℃时，镁晶体中的附加滑移面开始起作用，塑性变形能力变强。 （3）耐蚀性差，镁具有很高的化学活泼性，其平衡电位很低，与不同类金属接触时易发生电偶腐蚀，并充当阳极作用。在室温下，镁表面与空气中的氧发生反应，形成氧化镁薄膜，但由于氧化镁薄膜比较疏松，其致密系数仅为0.79，即镁氧化后生成氧化镁的体积缩小，因此耐蚀性很差。 对于金属材料来说，合金化总是改善其力学性能、物理性能、工艺性能等的一个重要手段。所以镁合金化一直是镁的重要研究领域。

粉末冶金法制备ZK60镁合金及其超塑性研究

目录 摘要............................................................................................................................................... I Abstract ........................................................................................................................................... II 目录............................................................................................................................................. III 第1章绪论.. (1) 1.1纯镁及其合金的基本性质 (1) 1.2强化机制 (3) 1.2.1 固溶强化 (4) 1.2.2 细晶强化 (4) 1.2.3 加工硬化 (5) 1.2.4 沉淀强化 (5) 1.3镁合金元素添加的研究现状 (5) 1.3.1 合金元素的分类 (6) 1.3.2 稀土元素在镁合金中的作用 (7) 1.4稀土元素对ZK系列镁合金塑性的影响 (8) 1.4.1 相图 (8) 1.4.2 I相、W相对镁合金塑性的影响 (10) 1.4.3 稀土相Mg x Ce y对镁合金塑性的影响 (11) 1.4.4 长周期堆垛有序结构对镁合金塑性的影响 (13) 1.5镁合金的应用前景及发展动向 (16) 1.6本论文研究的主要内容 (18) 第2章 ZK60粉末前处理和表征 (19) 2.1初始态ZK60粉末 (19) 2.3洁净化处理后粉末的表面形貌 (21) 2.4球磨处理 (22) 2.5球磨后颗粒的形貌 (24) 2.6增强相的添加 (27) 2.7Y元素的添加 (28) 2.8分散性 (29) 第3章材料制备 (31) 3.1热压烧结 (31) 3.2挤压工艺 (31) 3.3性能测试 (32) III