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用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有高的比強度、比剛度,尺寸穩(wěn)定性高,阻尼減震性能好,機械加工方便,尤其易于回收利用,具有環(huán)保特性,被譽為“21世紀綠色工程金屬結(jié)構(gòu)材料”,在列車、汽車、電子、電器、通訊、航空、航天等領域具有廣闊的應用前景。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用。因此,研究鎂合金的塑性變形具有重要的理論意義和應用價值。
　　 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、成材率很低,導致其生產(chǎn)能耗大、成本高,使鎂合金板帶材的發(fā)展應用受到一定制約。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道還很少。本文采用AZ41和ZK60鎂合金為試驗材料,以研究雙輥鑄軋鎂合金的塑性變形特點。在變形溫度為300℃～400℃,應變速率為0.001s-1～1s-1條件下,采用The

3、rmecmastor-Z熱/力模擬試驗機對AZ41和ZK60鎂合金進行熱壓縮試驗,以研究其流變應力行為；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及織構(gòu)演變。主要結(jié)論如下:
　　 1.AZ41鎂合金熱壓縮時,其流變應力受變形溫度和應變速率的影響顯著。流變應力隨著變形溫度的升高而減小,隨應變速率的增加而增大,流變應力曲線呈現(xiàn)出明顯的動態(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,其流變應力(σ)與變形溫

4、度(T)和應變速率(ε)之間滿足雙曲正弦關(guān)系,可采用Z參數(shù)來描述合金在熱變形過程中的流變應力行為。Z參數(shù)的表達式及合金的流變應力方程分別為:
　　 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AZ41鎂合金熱變形組織進行金相、透射分析,可以看出變形溫度和應變速率對其組織均有

5、顯著影響,不同溫度階段其變形機制也有所不同。當溫度為300℃時,合金組織以剪切帶和孿晶為主。應變速率越高,剪切帶、孿晶的交錯程度越高,其變形方式主要為位錯滑移和孿生；溫度為350℃時,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“項鏈”狀組織特征。而當溫度達到400℃時,合金組織則以再結(jié)晶晶粒為主,且晶粒呈現(xiàn)出明顯的長大趨勢。應變速率越高,再結(jié)晶晶粒尺寸越小且混晶程度越高,其變形方式為位錯滑移。
　　 3.AZ41鎂

6、合金在熱壓縮變形時產(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,其變形機理主要是基面{0002)的滑移和{1011}孿晶造成了基面向軋制方向轉(zhuǎn)動的雙峰織構(gòu)分布；在400℃變形量為67％時,再結(jié)晶使基面板織構(gòu)加強,即基面{0002}轉(zhuǎn)向與板面平行。
　　 4.ZK60鎂合金熱壓縮時,其流變應力受變形溫度和應變速率的

7、影響顯著。流變應力應力隨著變形溫度的升高而減小,隨應變速率的增加而增大,流變應力曲線呈現(xiàn)出明顯的動態(tài)再結(jié)晶特征。Z參數(shù)的表達式及合金的流變應力方程分別為:
　　 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ZK60鎂合金熱變形組織進行金相、透射分析,得出ZK60鎂合金在30