AZ31镁合金棒材在不同温度下拉伸和压缩变形机制分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
镁合金的塑性加工原料主要以轧制或挤压板 材和挤压棒材等形式提供，其中镁合金板材存在 典型的基面织构，不利于塑性加工过程中的基面 滑移系启动，而导致塑性成性能力不能满足要求， 通过异步轧 制 和 稀 土 合 金 化 等 工 艺 手 段 ［３－６］，能 在一定程度上降低镁合金板材的基面织构强度， 提高了塑性成形能力。镁合金挤压棒材作为另一 种镁合金型材，存在典型的丝织构，该织构的存在 使棒材在沿轴向变形过程中，基面滑移系处于硬 取向而不易启动，丝织构的存在使镁合金棒材在 力学 性 能 曲 线 上 呈 现 出 明 显 的 拉 压 非 对 称 性 ［７－８］。关于镁合金 挤 压 棒 材 变 形 机 制 的 研 究， 姚金义等［９］对镁合金棒材沿不同方向压缩变形， 发现不同初始织构对应着不同的微观变形机制从 而明显影响宏观力学性能；唐伟琴等［１０］对镁合金 棒材沿挤 压 方 向 进 行 压 缩 分 析 结 果 表 明，｛１０１１ ２｝＜１０１１１＞拉伸孪晶的启动产生拉压不对称性； ＦＫａｂｉｒｉａｎ等［１１］对 镁 合 金 棒 材 分 别 沿 不 同 方 向 并在不同温度和应变速率条件下进行压缩，对上 述变形过程的微观机制进行了定量分析。
收稿日期：２０１８－０１－０６ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（项目编号：５１１７４１８９，５１４０５３１０） 作者简介：宋广胜（１９７１－），男，辽 宁 丹 东 人，副 教 授，博 士，主 要 研 究 方 向：镁 合 金 塑 性 变 形 工 艺 及 机 理，Ｅｍａｉｌ：ｓｏｎｇｇｓ１７＠
１６３ｃｏｍ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｄｕｒｉｎｇｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓ ｉｎｇｅｘｔｒｕｄｅｄＡＺ３１Ｍｇａｌｌｏｙｒｏｄａｔｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，１００℃，１７０℃，２３０℃ ａｎｄ３００℃，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｔｅｘｔｕｒｅｏｆｔｈｅｒｏｄａｆｔｅｒｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｅｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｔｈａｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆｅｘｔｅｎｓｉｏｎｔｗｉｎｗａｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｓｉｌｋｔｅｘｔｕｒｅｏｆｔｈｅｅｘｔｒｕｄｅｄＭｇａｌｌｏｙｒｏｄ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｙｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｕｒｖｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｔｒｕｄｅｄＭｇａｌｌｏｙｒｏｄ，ａｎｄｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｙｗａｓ ｎｏｔｄｉｓｐｌａｙｅｄｗｈｅｎｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｒａｉｓｅｄｔｏ３００℃．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ（ＤＲＸ） ｏｃｃｕｒｒｅｄｆｏｒｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｔ１７０℃，ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｔｒｅｔｃｈｅｄｒｏｄｗａｓｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆＤＲＸ ｇｒａｉｎｓａｆｔｅｒｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇａｔ２３０℃，ａｎｄｔｈｅＤＲＸ ｏｃｃｕｒｒｅｄｗｈｅｎｔｈｅｒｏｄｗａｓｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄａｔ３００℃．Ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌｓｉｌｋｔｅｘｔｕｒｅｓｔｉｌｌｅｘｉｓｔｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｄ，ｂｕｔｔｈｅｐｒｉｓｍａｔｉｃｔｅｘｔｕｒｅｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅ ｂａｓａｌｔｅｘｔｕｒｅｆｏｒｍｅｄａｆｔｅｒｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｄ．ＴｈｅＤＲＸ ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｃａｕｓｅｄｔｈｅｏｂｖｉｏｕｓ ｃｈａｎｇｅｏｆｇｒａｉｎｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ．
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆｅｘｔｒｕｄｅｄＡＺ３１Ｍｇａｌｌｏｙｒｏｄ ｓｔｒｅｔｃｈｅｄａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
ＳＯＮＧ Ｇｕａｎｇｓｈｅｎｇ１，ＺＨＡＯ Ｙｕａｎｙｅ１，ＹＡＮＧ Ｃｈａｎｇｂｉｎ１，ＺＨＡＮＧ Ｓｈｉｈｏｎｇ２
５８
沈 阳 航 空 航 天 大 学 学 报
第 ３５卷
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｇａｌｌｏｙｒｏｄ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｔｅｘｔｕｒｅ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｙｎａｍｉｃｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｉｏｎ
镁合金具有低密度和高比刚度等优点，是潜 在的绿色环保材料，近些年来已在电子、汽车和航 空等产业中得到应用。目前镁合金所生产的零件 主要以压铸工艺为主，而铸件中不可避免存在缩 松缩孔等缺陷，并且强度也难以满足要求，而镁合 金塑性成型工艺能够克服上述缺点，但镁合金室 温下能够启动的独立滑移系较少，导致镁合金室 温塑性变形能力较差［１，２］。
檪殏
檪檪檪檪檪檪檪殏
檪殏
檪檪檪檪檪檪檪殏 机械与材料工程
文章编号：２０９５－１２４８（２０１８）０３－００５７－０９
ＡＺ３１镁合金棒材在不同，杨常彬１；张士宏２
（１沈阳航空航天大学 材料科学与工程学院，沈阳 １１０１３６；２中国科学院金属研究所 专用材料与器件研究部，沈阳 １１００１６）
摘要：ＡＺ３１镁合金挤压棒材在室温、１００℃、１７０℃、２３０℃和 ３００℃条件下分别进行拉伸和压缩变 形，测得了上述变形过程中的力学性能，分析了变形后的组织和织构变化。分析结果表明，由于镁 合金挤压棒材存在典型的丝织构，影响了拉伸孪晶的启动，使镁合金棒材呈现明显的拉压非对称 性，而当变形温度达到 ３００℃时应力应变曲线不存在明显的拉压非对称性；拉伸变形温度达到 １７０℃时已有动态再结晶发生，而当拉伸变形温度达到 ２３０℃时微观组织主要由再结晶晶粒组成， 压缩变形温度达到 ３００℃时发生动态再结晶；拉伸变形后仍为丝织构，但形成新的｛１０１１０｝⊥ＥＤ柱面 织构，压缩变形后形成｛０００１｝⊥ＥＤ的基面织构，压缩变形中的动态再结晶使晶粒取向发生明显变化。 关键词：镁合金棒材；力学性能；织构；微观组织；动态再结晶 中图分类号：ＴＧ１４６ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５－１２４８．２０１８．０３．００８
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１３６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆ ＳｐｅｃｉａｌＤｅｖｉｃｅｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１６，Ｃｈｉｎａ）
收稿日期：２０１８－０１－０６ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（项目编号：５１１７４１８９，５１４０５３１０） 作者简介：宋广胜（１９７１－），男，辽 宁 丹 东 人，副 教 授，博 士，主 要 研 究 方 向：镁 合 金 塑 性 变 形 工 艺 及 机 理，Ｅｍａｉｌ：ｓｏｎｇｇｓ１７＠
１６３ｃｏｍ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｄｕｒｉｎｇｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓ ｉｎｇｅｘｔｒｕｄｅｄＡＺ３１Ｍｇａｌｌｏｙｒｏｄａｔｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，１００℃，１７０℃，２３０℃ ａｎｄ３００℃，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｔｅｘｔｕｒｅｏｆｔｈｅｒｏｄａｆｔｅｒｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｅｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｔｈａｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆｅｘｔｅｎｓｉｏｎｔｗｉｎｗａｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｓｉｌｋｔｅｘｔｕｒｅｏｆｔｈｅｅｘｔｒｕｄｅｄＭｇａｌｌｏｙｒｏｄ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｙｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｕｒｖｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｔｒｕｄｅｄＭｇａｌｌｏｙｒｏｄ，ａｎｄｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｙｗａｓ ｎｏｔｄｉｓｐｌａｙｅｄｗｈｅｎｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｒａｉｓｅｄｔｏ３００℃．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ（ＤＲＸ） ｏｃｃｕｒｒｅｄｆｏｒｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｔ１７０℃，ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｔｒｅｔｃｈｅｄｒｏｄｗａｓｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆＤＲＸ ｇｒａｉｎｓａｆｔｅｒｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇａｔ２３０℃，ａｎｄｔｈｅＤＲＸ ｏｃｃｕｒｒｅｄｗｈｅｎｔｈｅｒｏｄｗａｓｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄａｔ３００℃．Ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌｓｉｌｋｔｅｘｔｕｒｅｓｔｉｌｌｅｘｉｓｔｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｄ，ｂｕｔｔｈｅｐｒｉｓｍａｔｉｃｔｅｘｔｕｒｅｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅ ｂａｓａｌｔｅｘｔｕｒｅｆｏｒｍｅｄａｆｔｅｒｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｄ．ＴｈｅＤＲＸ ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｃａｕｓｅｄｔｈｅｏｂｖｉｏｕｓ ｃｈａｎｇｅｏｆｇｒａｉｎｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ．
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆｅｘｔｒｕｄｅｄＡＺ３１Ｍｇａｌｌｏｙｒｏｄ ｓｔｒｅｔｃｈｅｄａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ
ＳＯＮＧ Ｇｕａｎｇｓｈｅｎｇ１，ＺＨＡＯ Ｙｕａｎｙｅ１，ＹＡＮＧ Ｃｈａｎｇｂｉｎ１，ＺＨＡＮＧ Ｓｈｉｈｏｎｇ２
５８
沈 阳 航 空 航 天 大 学 学 报
第 ３５卷
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｇａｌｌｏｙｒｏｄ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｔｅｘｔｕｒｅ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｙｎａｍｉｃｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｉｏｎ
镁合金具有低密度和高比刚度等优点，是潜 在的绿色环保材料，近些年来已在电子、汽车和航 空等产业中得到应用。目前镁合金所生产的零件 主要以压铸工艺为主，而铸件中不可避免存在缩 松缩孔等缺陷，并且强度也难以满足要求，而镁合 金塑性成型工艺能够克服上述缺点，但镁合金室 温下能够启动的独立滑移系较少，导致镁合金室 温塑性变形能力较差［１，２］。
檪殏
檪檪檪檪檪檪檪殏
檪殏
檪檪檪檪檪檪檪殏 机械与材料工程
文章编号：２０９５－１２４８（２０１８）０３－００５７－０９
ＡＺ３１镁合金棒材在不同，杨常彬１；张士宏２
（１沈阳航空航天大学 材料科学与工程学院，沈阳 １１０１３６；２中国科学院金属研究所 专用材料与器件研究部，沈阳 １１００１６）
摘要：ＡＺ３１镁合金挤压棒材在室温、１００℃、１７０℃、２３０℃和 ３００℃条件下分别进行拉伸和压缩变 形，测得了上述变形过程中的力学性能，分析了变形后的组织和织构变化。分析结果表明，由于镁 合金挤压棒材存在典型的丝织构，影响了拉伸孪晶的启动，使镁合金棒材呈现明显的拉压非对称 性，而当变形温度达到 ３００℃时应力应变曲线不存在明显的拉压非对称性；拉伸变形温度达到 １７０℃时已有动态再结晶发生，而当拉伸变形温度达到 ２３０℃时微观组织主要由再结晶晶粒组成， 压缩变形温度达到 ３００℃时发生动态再结晶；拉伸变形后仍为丝织构，但形成新的｛１０１１０｝⊥ＥＤ柱面 织构，压缩变形后形成｛０００１｝⊥ＥＤ的基面织构，压缩变形中的动态再结晶使晶粒取向发生明显变化。 关键词：镁合金棒材；力学性能；织构；微观组织；动态再结晶 中图分类号：ＴＧ１４６ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５－１２４８．２０１８．０３．００８
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１３６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆ ＳｐｅｃｉａｌＤｅｖｉｃｅｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１６，Ｃｈｉｎａ）