镁合金高温变形时动态再结晶机理的研究

《镁合金高温变形时动态再结晶机理的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料科学与工程A490（2008）镁合金在高温变形时动态再结晶的研究T.Al-Samman，G.Gottstein（亚琛工业大学金属学与金属物理研究所德国亚琛52056）摘要：由于激活镁合金的非基面滑移系需要有很大的临界应力，因此动态再结晶在镁合金的变形过程起到了重要的作用，特别地，我们观测了镁合金的变形温度在200℃时从脆性到韧性转变的行为。本文通过对商业用AZ31镁合金在不同温度和应变速率下挤压加工后再进行单轴向压缩试验，进而研究不同变形条件对镁合金动态再结晶和组织转变的影响。此外，还分析了镁合金初始状态的组织结构对其动态

2、再结晶晶粒尺寸的影响。在较大应变情况下测得的再结晶晶粒尺寸与合金的变形条件的关系相对初始组织结构而言更为紧密。AZ31镁合金变形不同于纯镁，它的变形随温度升高它的晶粒没有明显长大。例如，400℃时，它的应变速率只有10-4s-1，在特定的变形条件下使得完全再结晶的微观组织中的平均晶粒尺寸仅有18μm，并且这些织构随机分布。本文研究的试样在200℃/10-2s-1条件下变形，利用光学显微镜观察了动态再结晶里面的孪晶组织，还利用EBSD（电子背散射衍射）对此做了更进一步的研究。关键词：DXR、孪生、机理、变形、流动行为、EBSD1

3、介绍在高温下镁合金出现了更多的滑移系，使得它的可加工性能大幅提升。例如，通过加热非基面滑移和面滑移能够有效的进行。这样就使得材料的成形性能更加优良，并且使板材通过热轧生产成为了可能。在热成型时材料很容易发生再结晶。例如，动态再结晶影响晶体结构使材料呈现出各向异性。因此，对在热加工条件下再结晶过程中结构形成机理的研究是很重要的，因为大多数商业用镁合金都将采用这种方法来制造成半成品的，从而进一步加工的。众所周知，再结晶过程包括形核、晶粒长大一直到此过程完成。镁及其合金的动态再结晶机理已经有一些报道。这些结晶机制根据自然结

4、晶过程可以分成两类：连续和不连续再结晶。连续动态再结晶是一个回复过程，它是通过不断地吸收那些最终将导致形成大角度晶界的亚晶界的位错，从而形成新的晶粒[1]。这种再结晶的形成机制已经广泛被研究人员们所接受，它强调的是，这种非常自然的机制是一种强烈的回复过程而不是经典的再结晶现象，还提出了连续再结晶是以形核和晶核在大角度晶界迁移中长大为特征的。无论是哪种机制，连续动态再结晶或者非连续动态再结晶，经过观察，通常情况下镁及其合金在此过程中并没有改变晶体结构，与面心立方金属材料相比，再结晶组1材料科学与工程A490（2008）织通常与变

5、形织构在某些情况下有很大的不同[2]。在镁合金中，用微观分析的手段来研究再结晶织构尤其困难，这是由于镁的滑移基面的六倍旋转对称。从基面滑移系产——生滑移，或者在<1120>晶向轧制再或者在<1010>晶向轧制，织构将会形成，两者中都涉及旋转过程。在强韧的基部组织存在下，基面滑移和孪晶依然进行的非常顺利，与它们的初始取向如何没有任何关系，所以识别结晶织构在上面提到的对称问题的（0002）极像图中的动态再结晶以后发生变化是不可能的。而在基底纤维织构存—在时将会更加困难，例如，两个主要的变形方向（0001）<1120>和（0001）

6、<1—010>以及它们分散产生的（0001）纤维组织，因为此时你不可能识别出哪一种组—织发生了变化，即使发生在{1010}极图中也难以分辨。先前的研究证实了电子背散射衍射分析确实很方便并且实用，在研究再结晶织构和变形之间的关系时，此方法方便可靠，同时，我们报告了在200～300℃平面压缩应变试验过程中动态再结晶过程的晶粒形核和长大有30°择优取向的现象[3]。Bacroix和它的研究同伴[4]在研究Zr-2Hf合金在室温平面压缩应变试验和退火处理变形时提出了相似的观点。本文讨论了变形行为对动态再结晶的影响，这里的热变形是选定条

7、件下的热变形—（T,εε）。单向压缩试验能够作为变形模型，原因是它可以在经确定义的变形条件下经行试验，而且在微观结构表征测试完成以后可以很迅速、方便的进行淬火。尽管单向压缩试验可能会有一些实际困难，在微观结构的研究上由于圆柱体的对称性可能会使一些晶体的转向变化观测不到，但是它具有多通道模PSC的优势使得它没有横向的变形约束，这将导致一种新的织构形成。2实验过程当前应用的试验材料是商业用变形镁合金AZ31B，它的化学成分是（ωt%）：2.92Al、0.84Zn、0.33Mn、0.02Si、0.004Fe、0.001Cu、0.00

8、1Ni，Mg。挤压参数如下所示：挤压温度400℃，挤压速度2m/min，挤压比（d20/d1）=9。变形试验前材料经过350℃退火处理并且保温6小时。经挤压和退火后的材料平均晶粒尺寸为35μm，而其挤压变形织构以（0002）晶面为基底平行于挤压轴。为了测量晶粒尺寸，我们采用了