网站地图 | Tags | 热门标准 | 最新标准 | 订阅
您当前的位置:首页 > 技术文章2 > 标准内容页

温变形对AZ31镁合金组织的影响

时间: 2011-07-06 20:00 来源: 作者: 尹德良 张凯锋 吴德忠点击:
1 引言

20世纪90年代以来,作为最轻的金属结构材料,镁合金用量急剧增长,在交通、计算机、通讯、消费类电子、国防军工等诸多领域具有极为广泛应用前景,被誉为“21世纪绿色工程材料”。镁合金由于其优异的性能,许多发达国家已将镁合金列为研究开发的重点。

常用的镁合金成形方法有压铸、半固态铸造、挤压铸造等。而镁合金通过塑性变形和热处理工艺相结合,可获得高强度和优良延展性,成为更多样化性能的结构材料。为节约原材料、缩短加工工艺。降低生产成本,提出由铸坯直接成型产品的方案。但是由铸坯直接成型工件,其成型性脏乱成形对产品性能的影响研究甚少,工艺制定上也缺少参考依据,为此,本文以AZ31合金为研究对象,对铸态AZ31镁合金温变形时显微组织演变过程和力学性能影响进行分析,为进一步开发镁合金的成形工艺提供实验依据。

2 实样制备

实验材料的AZ31合金的铸造棒材,其材料成分(质量分数%)如表1所示:

表1 实验材料的化学成分

试样在压缩之前,先在420℃保温12h进行均匀化处理。为了消除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,其中5组用于平面应变变形试验,另一组为铸态试样。试样的长度和宽度相同,均为150mm×17mm,厚度分别为2mm、4mm、6mm、8mm和10mm,压缩变形后所有试样至1mm。变形温度定为210℃,保温套和上、下砧模均预热至变形温度。变形设备为YA32-315液压机,(其中液压机工作得程为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电子万能试验机上进行拉伸实验,最后,将将变形和原始铸态试样制成金相试样,所用浸蚀剂为:2%的草酸和2%硝酸水溶液,采用Neophot21金相显微镜下观察AZ31的铸态与变形金相组织,并进行比较。

3 实验结果及讨论

3.1 铸态及变形组织

从图1a中可看出,经退火处理后的铸造组织是由粗大的α基体上分布β相组成,其原始晶粒尺寸约为100μm。变形后的组织如图1b-f所示,在挤压变形初期,镁合金铸棒中粗大的晶粒在挤压力的作用下,在垂直于压力方向被压扁,进而发生弯曲和破碎成细晶粒,并在应力作用下获得重新分布(见图1b);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,可见形变组织已发生再结晶;图1c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1d再结晶组织大量增加,原晶粒的晶界处的晶内形成无畸变的新晶粒;而图1e中几乎为再结晶组织,晶粒细小,但变形仍不均匀;图1f为充分变形后得到均匀的等轴晶,其晶粒大小约为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,有效的消除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。

3.2 拉伸实验结果

从拉伸实验得到数据,并进行处理,可得△σb-ε曲线(如图2所示),其中△σb为变形后的强度相对于原始铸态组织下强度的增加值。由于材料的屈服强度与晶粒大小存在着Hall-Petch关系,同时晶粒细化不仅可以提高材料的强度,而且可以提高其塑性,对AZ31镁合金,细晶强化是提高镁合金强度的有效方法之一。与铸态组织相比,在210℃变形,AZ31镁合金的强度有很大的提高,且增加幅度较大(其中ε为80%时,其σb绝对值最大,达305MPa,较原始组织提高约50%),同时实验发现,变形后试样强度增量初是随着变形程度的增加而增大,但达到一定程度,强度增量下再增大,甚而有减小的趋势。在210℃下的变形是ε约为80%时出现强度增量的最大值。

之所以出现上述现象,可以认为在较低的变形程度下,随着变形程度的增加,晶粒发生细化,强度增加;而应变增大到一定程度后,由于较大的变形提供了更多的能量,使得相界的扩散能力增强,有机会吞并附近细小的晶粒,从而在一定条件下,使得晶粒数量减少,尺寸变大。即变形所引起的动态再结晶,只发生在一公平的应变范围内,当变形超过该值后,则进入晶粒长大阶段。从而出现随变形程度增大,强度增量不再增大反而有减小的趋势。

4 结论

1)AZ31镁合金在温变形时发生明显的动态再结晶。
2)通过压缩变形,可以显著的细化铸造AZ31合金的晶粒,其尺寸可由原来100μm减少到5μm左右。
3)在210℃时变形量超过一定值后(80%左右),镁合金的抗拉强度有下降的趋势;故在具体工艺中,应合理控制变形量。(end)

相关资料

评论列表(网友评论仅供网友表达个人看法,并不表明本站同意其观点或证实其描述)
关于本站 | 联系我们 | 下载帮助 | 下载声明 | 信息反馈 | 友情链接 | 网站地图