AZ41与ZK60镁合金热压缩变形行为及织构研究

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1、摘要镁及镁合金是迄今在工程应用中最轻的金属结构材料，具有高的比强度、比刚度，尺寸稳定性高，阻尼减震性能好，机械加工方便，尤其易于回收利用，具有环保特性，被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”，在列车、汽车、电子、电器、通讯、航空、航天等领域具有广阔的应用前景。但是由于大多数镁合金为密排六方结构，可开动的滑移系较少，室温塑性变形能力较差，限制了镁合金的推广应用。因此，研究镁合金的塑性变形具有重要的理论意义和应用价值。目前，镁合金板带材的加工工艺需要多次中间退火，生产流程长、成材率很低，导致其生产能耗大、成本高，使镁合金板带材的发展应用受到一定制约。采用双辊连铸连轧技术可直接从熔体制备出

2、近终形的镁合金薄带坯，可缩短镁合金板带材的加工工艺流程，降低生产成本。然而，有关该合金塑性变形的研究报道还很少。本文采用AZ41和ZK60镁合金为试验材料，以研究双辊铸轧镁合金的塑性变形特点。在变形温度为300℃-400℃，应变速率为0．00Is'i-ls。条件下，采用Thermecmastor-Z热／力模拟试验机对AZ41和ZK60镁合金进行热压缩试验，以研究其流变应力行为；采用金相分析、透射分析和x射线衍射分析等手段研究了合金的组织特点及织构演变。主要结论如下：1．AZ41镁合金热压缩时，其流变应力受变形温度和应变速率的影响显著。流变应力随着变形温度的升高而减小，随应变速率的增加

3、而增大，流变应力曲线呈现出明显的动态再结晶特征。上述合金的热变形过程是受热激活控制的，其流变应力(o)与变形温度(T)和应变速率(￡)之间满足双曲正弦关系，可采用Z参数来描述合金在热变形过程中的流变应力行为。Z参数的表达式及合金的流变应力方程分别为：z：三exp(1‘5862"09)=3．5×l08[sinh(0．0070)15·4～=fIn[sinh(O【。)]20．19．1n：+2938．8。；一3．652．通过对AZ41镁合金热变形组织进行金相、透射分析，可以看出变形温度和应变速率对其组织均有显著影响，不同温度阶段其变形机制也有所不同。当温度为300℃时，合金组织以剪切带和孪晶

4、为主。应变速率越高，剪切带、孪晶的交错程度越高，其变形方式主要为位错滑移和孪生；温度为350℃时，合金组织整体表现为变形晶粒和再结晶晶粒共存，呈现出典型的“项链"状组织特征。而当温度达到400℃时，合金组织则以再结晶晶粒为主，且晶粒呈现出明显的长大趋势。应变速率越高，再结晶晶粒尺寸越小且混晶程度越高，其变形方式为位错滑移。3．AZ41镁合金在热压缩变形时产生的织构主要是以基面{0002)平行于板面的基面织构为主，而棱柱面{10i0)和锥面{10il}的织构组分较弱。在300℃变形量40％和350℃变形量为50％时，其变形机理主要是基面{0002)的滑移和{10il)孪晶造成了基面向轧

5、制方向转动的双峰织构分布；在400。C变形量为67％时，再结晶使基面板织构加强，即基面{0002)转向与板面平行。4．ZK60镁合金热压缩时，其流变应力受变形温度和应变速率的影响显著。流变应力应力随着变形温度的升高而减小，随应变速率的增加而增大，流变应力曲线呈现出明显的动态再结晶特征。Z参数的表达式及合金的流变应力方程分别为：z=面(半三声．5×108[sinh(0．0067。)]3．57In[sinh(仪G)】=0．28．1n三+2968．8．；-5．535．通过对ZK60镁合金热变形组织进行金相、透射分析，得出ZK60镁合金在300。C热压缩变形初期，动态再结晶难以发生，流变应力

6、下降是由于孪晶导致的；在4000C热压缩变形初期，晶内发生动态再结晶，导致流变应力下降。关键词：AZ41镁合金，ZK60镁合金，热压缩变形，流变应力，织构UABSTRACTMagnesiumalloys，asthelightestmetalstructuralmaterialsbeingusedinindustryapplicationatpresent，havemanygoodpropertiessuchashigherspecificstrengthandspecificstiffness，betterelectromagneticshieldingperformanceande

7、asiermanufactureandreclamation，etc．．Soitiswidelyacceptedthatmagnesiumalloysare‘'thegreenmetalengineeringmaterialsofthe21或century"，andaresuitableformanyfields．especiallyinautomobile，communication，electronics，aviationandaerospaceind