变形镁合金塑性的改善
热塑性变形对镁合金微观组织与性能的影响的开题报告
热塑性变形对镁合金微观组织与性能的影响的开题报告标题：热塑性变形对镁合金微观组织与性能的影响引言：镁合金具有重量轻、强度高等良好的物理和机械性能，是一种广泛应用于汽车和航空航天等领域的重要材料。
然而，因其高的变形阻力和低的塑性应变，镁合金在制造和加工过程中难以保持形状和尺寸，需要经过热塑性变形来改善其塑性和加工性能。
热塑性变形会影响材料的微观组织和性能，因此对于研究热塑性变形镁合金的细节变化及其对材料的影响具有重要意义。
研究目的：本研究旨在探究热塑性变形在镁合金中的微观组织和性能变化，以期为镁合金的制造和加工过程提供理论指导并提高其机械性能。
研究方法：本研究将采用以下方法进行实验和分析：1. 选取一种常见的镁合金材料，通过热塑性变形工艺制备不同形状、尺寸和应变程度的试样。
2. 使用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等显微镜分析试样的显微结构和微观组织，并观察其与变形程度的相关性。
3. 采用拉伸实验、硬度测试等方法测试试样的机械性能，并探究其与微观组织的关系。
4. 基于实验结果，通过统计分析和相关性分析探究热塑性变形对镁合金的微观组织和性能的影响。
预期成果：通过本研究，预计可以获得以下成果：1. 理解热塑性变形对镁合金的微观组织和性能的影响。
2. 探究不同应变程度对材料的影响。
3. 分析机械性能与显微结构的关系。
4. 为镁合金在制造和加工过程中的应用提供理论指导。
结论：热塑性变形是提高镁合金塑性和加工性能的有效方法，但对材料的微观组织和性能产生复杂的影响。
本研究的目的是探究热塑性变形对镁合金微观组织与性能的影响，通过实验和分析，可以更好地理解镁合金的变形机理、提高材料的机械性能和加工性能，并为镁合金的工程应用提供理论指导和实际应用价值。
镁合金锻造工艺特点
镁合金锻造工艺特点1．坯料准备镁合金锻造用原材料主要有铸锭和挤压棒材，大多数情况下都采用挤压棒材，仅在锻造大型模锻件时，才采用铸锭作为原材料。
为提高可锻性，铸锭锻前应进行均匀化退火，以改善其塑性。
镁合金挤压棒材的特点是塑性好，但其机械性能的异向性较铝合金挤压棒材严重，这是由于在挤压过程中，除形成纤维组织外，密排六方晶格脆的基面逐步转向与挤压方向重合而造成的。
为了获得机械性能均匀的锻件，挤压棒材应尽可能减少机械性能异向性，为此铸锭于挤压前应进行均匀化退火，并要增大挤压时的变形程度。
镁合金下料可在圆盘锯或车床上进行，而不采用剪床下料，以防在切口处形成裂纹。
除MB2，MB15外，一般不推荐在热态下剁切。
铸锭在锻前应进行表面机械加工，对坯料或棒料也应检查并消除表面缺陷，以防在锻造中发生开裂。
MB15挤压棒材常常带有粗晶环，锻前应进行扒皮。
由于镁屑易燃，下料速度应缓慢。
切削时不用润滑剂和冷却液，以防镁屑燃烧和毛坯受到腐蚀。
切屑要单独存放，工作场地要清洁，以防烟火和爆炸。
2．锻前加热镁合金的加热方法与铝合金的基本相同。
镁合金有良好的导热性，任何尺寸的毛坯或铸锭均可不经预热而直接放入炉膛内加热。
但镁合金中的原子扩散速度慢，强化相的溶解需要较长时间，故实际采用的加热时间还是较长的。
加热时间可按每毫米坯料直径（或厚度）1.5～2min计算。
镁合金属于低塑性合金，其锻造温度范围比铝合金窄。
镁合金的锻造温度范围和加热规范如表25所示。
表25 镁合金的锻造温度范围和加热规范镁合金的加热温度和保温时间，不仅影响合金的工艺塑性，而且还影响锻件锻后的组织和机械性能，这是因为镁合金没有相变重结晶，多数镁合金是不能通过热处理强化的。
如果加热温度过高、保温时间过长或加热次数过多，则再结晶愈充分且晶粒尺寸增大，使镁合金的抗拉强度和屈服强度降低，即产生软化现象（图39）。
这种晶粒长大及软化现象，不能靠随后的热处理来补救，所以必须严格控制锻造工艺。
变形镁合金的分类、强化机制以及塑性加工
从 而 降耗 节 能 ，减 少 污 染 ，增 加舒 适 度 ；采用 镁 合 金 制造 移 动 电话 、笔 记 本 电脑 、数码 相 机 等“ ３ Ｃ ”（ 即 Ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ通 信 、 Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ 计 算机 和 Ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ消 费类 电子 ） 产 品 ，能够 显 著 增 强产 品的抗 震 能 力 ，并 能有 效 地 减 轻对 人 体 和周 围环境 的 电磁辐 射 。镁 被 誉
ＭＢ ３ 、ＭＢ５等 。Ｍｇ — Ａ１ 一 Ｚ ｎ系合 金是 发展 最早 ， 应 用 也 很 广泛 的一 类镁 合 金 。它 的主 要 特点 是 具 有 较好 的室 温 力学 性 能 ，能 够进 行 热 处理 强 化 ，并有 良好 的焊 接 性 能和 铸造 性 能 ，能够 制 成 复 杂 形状 的锻 件 和 模锻 件 。但 其 屈 服 强度 和 耐 热性 不 够 高 。铝 是 该合 金 系 中 的主 要合 金 化 元 素 ，其 主 要作 用 是 提 高合 金 的 室温 强 度 ，赋 予 热处 理 强化效 果 。从 Ｍｇ — Ａ１ 二元 合金相 图上 可 以看 出¨ Ｊ ，铝 在镁 中的 溶解 度很 大 ，在 共 晶
变形镁 合金 的分类 ＼强化机 制 以及塑性加工
郭菲菲
（ 北 京有 色金 属与稀 土 应 用研 究所 ，北 京 １ ０ ０ ０ １ ２ ）
摘 要 ：变形 镁合 金 具有 更低 成 本 、更 高强 度 、延 展性 以及 更 高 力学性 能 的特 点 ，变形 镁 合金主要可以分为镁－ 锂系合金、镁－ 锰系合金、镁一 铝一 锌系合金、镁一 锌一 锆系合金等。 镁合
镁合金的力学行为及其塑性变形机制
镁合金的力学行为及其塑性变形机制1. 引言随着现代工业的发展和人们对轻量化、高强度、高耐腐蚀性能的需求，镁合金得到了越来越广泛的应用。
镁合金因其低密度、高比强度、良好的加工性和回收性等优点成为航空、汽车、电子等领域的理想材料。
然而，镁合金在使用过程中也存在着一些问题，如低强度、低塑性和易产生裂纹等缺陷。
为了克服这些问题，研究镁合金的机械性能和塑性变形机制显得尤为重要。
2. 镁合金的力学行为镁合金的力学行为是指其在力学载荷下的变形和断裂特性。
根据加载方式和加载速度的不同，常用的镁合金力学性能测量方法包括拉伸、压缩、弯曲、疲劳等。
2.1 拉伸性能在拉伸试验中，镁合金试样通常沿轴向加载，被拉伸到断裂。
通过拉伸实验可以得到镁合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率等指标。
在拉伸过程中，镁合金先呈弹性变形，随着应力的增加，会出现塑性变形，最终会产生颈缩现象，并出现形变硬化，然后试验样品发生瞬时断裂。
2.2 压缩性能与拉伸试验类似，压缩试验是将镁合金试样置于压缩机中，施加压力，试样往往在压缩模量较大时出现颈缩，进而在剪切和塑性瞬间溃断的形式受力。
通过压缩试验可以得到镁合金的屈服强度、抗压强度等指标。
2.3 弯曲性能在弯曲试验中，将镁合金试样制成梁状，在弯曲机上进行弯曲测试。
通常以最大载荷、极限载荷、弯曲刚度和中心挠度等作为评价参数，通过弯曲试验可以得到镁合金的弯曲性能。
2.4 疲劳性能镁合金强度高、重量轻，适用于高速旋转部件、振荡部件等。
疲劳性能是材料在交变载荷作用下能够承受的循环次数。
通过疲劳试验可以研究镁合金材料的寿命和寿命曲线，确定其在交变载荷下的强度和稳定性。
3. 镁合金的塑性变形机制镁合金的塑性变形机制主要有滑移和孪生两种。
3.1 滑移变形滑移是指晶体中某些平面沿特定方向发生剪切变形的过程。
镁合金中的滑移有基面滑动的主滑移系统和非基面滑动的辅助滑移系统。
主滑移系统与晶体方向有直接关系，因此其延性较好，且容易塑性变形，但也容易发生塑性翘曲和产生裂纹。
镁合金塑性变形机制概述
使 扩 展 位 错 容 易 束 集 ， 上的临界切应力与温度的关系
容易发生非基面滑移，
如 Ag、Al、Li 等元素降低 c/a 值，提高层错能，激活潜在 晶向为 < 112ˉ3 > 的潜在锥面滑移系，从而影响镁合金
的塑性变形模式；晶粒细化可以降低非基面滑移系的
临界切应力，容易激活镁合金的棱柱面和锥面滑移系。
轴施加压应力分量才能发生孪生，当 c/a> 3 时，外加
载荷方向与上面相反，当 c/a= 3 时，任何外加载荷都 不能发生 {101ˉ2} 孪生；变形温度越低越有利于孪晶的 发生，由于孪生是一个应力激活过程，低温时镁合金各 滑移系难以启动，晶界附近容易发生位错塞积产生应 力集中，温度越低，应力集中越严重，越有利于孪晶的 发生来协调变形。变形温度对孪生模式和孪生形貌都 有影响，Myshlyaev 等人[8]通过对 AZ31 镁合金扭转实验 发现，在 453~513 K 范围内孪晶呈钻石状分布，在 573~ 633 K 时，孪晶成多边形而且取向杂乱；应变速率越快 越有利于孪生发生，而且当应变速率不同时产生的孪 晶也不同，B.H.Yoshinaga 等人[6]发现在低应变速率条 件下 {101ˉ5} 孪生为主要塑性变形模式，在高应变速率 下主要为 {112ˉ4} 孪生；晶粒尺寸对孪生也有很大影响， 晶粒尺寸越小越容易启动非基面滑移和增加动态回复 来释放晶界处应力集中，使应力集中难以达到孪晶形 核的要求。
25.2× 10－6
155.5
44.5
38.6I ACS
由于很多金属矿产资源逐渐枯竭，而镁资源比较 丰富，特别是近年来结构轻量化的技术要求和环保要 求的不断提高，因此，镁合金的需求量日益增加，镁合 金工业迅速发展，这也促进了镁合金技术的显著提高， 并在镁合金熔炼、成型、净化、表面处理和防腐及高性 能镁合金材料研发等技术取得了很大研究成果。与其 他金属结构材料相比，镁及其合金具有密度低、比强度 和刚度高、弹性模量小、抗电磁干扰及屏蔽性强、阻尼 减震性 好 、导 热 性 好 、机 加 工 性 能 好 、容 易 回 收 等 优 异性能[5]，因而在航空工业、汽车工业、电子产品、纺织 和印刷业都有广泛应用。特别是近几年，随着高纯镁 合金技术制备成熟及 SF6等气体保护的熔炼技术的成 功运用，镁合金耐蚀性能的问题也基本解决，因而在国 内外市场上数码相机、笔记本电脑、摄像机等电子产品 应用逐渐扩大。随着镁合金制备技术和成型技术日益完 善，镁合金在航空领域和汽车工业都有更好的发展前景。
镁合金板材超塑性成形性能及变形失稳
镁合金板材超塑性成形性能及变形失稳文章研究了轧制AZ31B镁合金板材的超塑性与变形失稳，对镁合金板材进行了超塑性拉伸试验和超塑性凸模胀形试验。
通过对AZ31B镁合金进行超塑性单向拉伸（初始应变比？籽00）实验，研究其在不同加载途径下变形过程中板平面内的两主应变（？着1，？着2）的分布和最小截面处的应变路径变化。
结果表明：在一定变形速度与温度下，工业态AZ31B镁合金板材具有优良的超塑性；在变形温度为573K中温条件下的超塑性成形性合乎成形零件的基本要求。
标签：AZ31B镁合金；超塑性；成形性能；变形失稳Abstract：The superplasticity and deformation instability of rolled AZ31B magnesium alloy sheet were studied in this paper. The superplastic tensile test and the bulging test of superplastic convex die were carried out on the magnesium alloy sheet. The superplastic uniaxial tensile test （initial strain ratio ρ00）were carried out on AZ31B magnesium alloy. The distribution of two principal strains （？著1，？着2）and the variation of strain path at the minimum cross section in the plate plane during different loading paths are studied. The results show that the industrial AZ31B magnesium alloy sheet has excellent superplasticity at a certain deformation rate and temperature，and the superplastic formability at a deformation temperature of 573K meets the basic requirements of forming parts.Keywords：AZ31B magnesium alloy；superplasticity；formability；deformation instability目前，工业中的铝、钛等合金零件的生产多使用超塑性成形工艺，而超塑性成形工艺较少用于镁合金零件的生产过程。
mn元素在镁合金中的主要作用
mn元素在镁合金中的主要作用
Mn元素在镁合金中的主要作用
镁合金是一种轻质高强度的金属材料，被广泛运用在汽车、航空、航
天等领域。
其中，Mn元素作为一种常见的添加剂，在镁合金的生产中
扮演着重要的角色。
下面将详细介绍Mn元素在镁合金中的主要作用。
一、提高镁合金的强度和硬度
Mn元素能够与镁原子形成均匀的固溶体，增加了晶格的稳定性和结晶
温度。
同时，Mn元素还能促进镁合金的晶粒细化，使其晶格更加紧密。
这些效应可以提高镁合金的抗拉强度和硬度，同时提高材料的耐磨性
和抗腐蚀性。
二、改善镁合金的可塑性和变形性能
Mn元素能够减缓镁合金的晶格滑移，从而改善镁合金的可塑性和变形
性能。
此外，Mn元素还可以通过调节镁合金的淬火速率和温度，优化
材料的晶体结构，从而改善材料的塑性。
三、增加镁合金的圆度和韧性
在生产镁合金时，Mn元素可以和其他元素，如Al、Zn等，协同作用，增加合金的圆度和韧性。
这不仅能提高材料的韧性和抗冲击性，还能
减少材料的疲劳性，延长使用寿命。
综上所述，Mn元素在镁合金中发挥的作用多种多样，其中包括提高合金的强度、硬度、可塑性和变形性能，改善合金的圆度和韧性等，是影响镁合金性能的关键因素之一。
随着镁合金在各个领域的应用越来越广泛，对Mn元素的研究和开发也越来越重要。
我们相信，在不断的探索和研究中，会有更多的发现和创新，使镁合金得到更好的发展和应用。
热处理工艺对镁合金材料的成形性和耐腐蚀性的改善
热处理工艺对镁合金材料的成形性和耐腐蚀性的改善镁合金是一种轻质高强度材料，具有优良的物理和机械性能，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
然而，镁合金材料在成形性和耐腐蚀性方面存在一定问题。
通过热处理工艺可以有效改善镁合金材料的成形性和耐腐蚀性。
首先，热处理工艺可以改善镁合金材料的成形性。
镁合金材料的塑性低，容易形成裂纹和变形，限制了其在复杂形状的成型工艺中的应用。
常用的热处理工艺包括固溶处理、固溶时效处理等。
固溶处理可以使镁合金材料的晶粒尺寸变小，晶界粘结性增强，提高了其塑性和韧性。
固溶时效处理通过在固溶后进行时效处理，可以进一步改善材料的成形性能。
热处理后的镁合金材料具有较好的塑性，可以通过挤压、压铸等复杂成形工艺加工成各种复杂结构。
另外，热处理工艺也可以改善镁合金材料的耐腐蚀性。
镁合金材料在大气环境和潮湿条件下易被氧化、腐蚀，影响其使用寿命。
热处理工艺可以通过改变材料的晶体结构和表面特性，提高其耐腐蚀性。
例如，热处理可以使镁合金材料晶粒细化，晶界变得清晰，减少了腐蚀介质对材料的侵蚀。
同时，热处理工艺还可以通过形成表面氧化层提高镁合金材料的耐腐蚀性。
氧化层能够起到隔离和保护作用，减少腐蚀介质对镁合金材料的侵蚀。
此外，热处理工艺对镁合金材料的热稳定性和机械性能也有一定影响，进一步改善了材料的成形性和耐腐蚀性。
热处理过程中的加热和冷却过程可以调控材料的晶粒尺寸和组织结构，使其具有较好的热稳定性。
热处理还可以改善镁合金材料的硬度、强度和韧性，提高材料的抗拉、抗压等机械性能，从而进一步提高材料的成形性。
综上所述，热处理工艺可以改善镁合金材料的成形性和耐腐蚀性。
通过热处理工艺可以使材料的晶粒尺寸变小，晶界粘结性增强，提高材料的塑性和韧性，从而改善了其成形性。
同时，热处理工艺还可以形成表面氧化层，提高材料的耐腐蚀性。
热处理工艺对镁合金材料的热稳定性和机械性能也有一定影响，进一步提高了材料的成形性和耐腐蚀性。
改善变形镁合金塑性的研究进展
本 文从 以上 ３ 方 面介 绍 了变形 镁合 金 塑性 改善 的 个
研究 进 展 ， 并指 出 塑性 变形技 术 进一 步 的发展 方 向 。
合金 的性 能优 势 。与铸 造 镁 合 金 相 比 ， 形镁 合 金 变
晶粒 细小 ， 无偏 析 和微 观孔 洞 ， 有 优 良的综 合 性能 具 以及较 高 的强 度 、 塑形 和韧 性 。此外 ， 多领 域所 需 众
富、 容易 回收等 一系 列优 点 ， 其开 发 和应用 受 到越 来
越多 的关 注 ， 了“ 年轻 ” 成 最 的金属 结 构材料 之 一ｌ 。 １ ］ 目前 ， 合金 的应 用 主要是 以模铸 、 铸 等工 艺 镁 压 生产 产 品 ， 但产 品容 易 出现 晶 粒 粗 大 、 织 太 致 密 、 组 成分偏 析且 力 学性 能 偏 低 等 缺 陷 ， 能充 分 发 挥 镁 不
变形镁 合金 的 塑性 成 为 变形镁合 金研 究与应 用 中急需解 决的 重 点 。细化 晶粒 、 高变 形温 度 和超 塑 性 变 提
形等方 法 可 以显著提 高变 形镁 合 金 的 塑 性 ， 文介 绍 了以上 ２种 方 法 改 善 变形 镁 合 金 塑性 的 最新 研 究 本
进展 。 关 键 词 ： 形 镁 合 金 ； 性 变 形 ； 粒 细 化 ； 塑 性 变 塑 晶 超
循 环风 内是 否 含 油 分 及 污 物 也 是 非 常 必 要 的 。总 之 ， 生缩孔 的原 因 是 多方 面 的 ， 过 以上 研 究 ， 产 通 采 取综 合 措施 ， 大部 分 消 除 我 公 司 驾 驶 室 阴 极 电泳 可
膜 的 平滑性 及 厚度 均有 较 大 的影 响 。溶 剂 含量 越过 低 ， 漆膜 薄且 平 滑 性 差 ， 造 成 缩 孔 及 针 孔 现 象 ， 则 易
镁合金材料的制备与性能优化
镁合金材料的制备与性能优化镁合金是一种重要的结构材料，具有轻质、高强度和优良的机械性能等特点，在航空航天、汽车制造以及电子设备领域有着广泛的应用。
本文将探讨镁合金材料的制备方法及性能优化的相关研究。
一、镁合金制备方法镁合金的制备方法多种多样，常见的有熔炼法、粉末冶金法和挤压工艺等。
熔炼法是将镁及其合金化元素加热至熔点，通过浇铸、压力铸造等方法制备成型。
粉末冶金法则是将镁合金粉末与合金元素粉末混合，经过压制和烧结等工艺制备成型。
挤压工艺是将镁合金坯料放入挤压机中，通过挤出模具塑性变形得到所需形状。
二、镁合金材料性能优化1. 合金元素控制镁合金的性能优化离不开合金元素的选择和控制。
添加适量的合金元素，如铝、锌、锰等，可以有效提高其强度和耐腐蚀性能。
同时，通过调整合金元素的含量和配比，还可以优化材料的塑性、热处理响应等特性。
2. 热处理工艺热处理是一种常用的优化镁合金材料性能的方法。
通过调整热处理工艺参数，如温度、时间和冷却速率等，可以改善材料的晶体结构、晶粒尺寸和组织均匀性。
常用的热处理方式包括时效处理、固溶处理和退火处理等。
3. 成形工艺成形工艺是对镁合金材料性能进行优化的关键环节之一。
采用适当的成形工艺可以改善材料的力学性能和表面质量。
常见的成形工艺包括挤压、轧制、拉伸和锻造等。
这些工艺在加工过程中可以显著改变材料的晶粒形貌和取向分布，从而得到优化的力学性能。
4. 表面处理表面处理是对镁合金材料性能进行提升的重要手段。
常用的表面处理方法有化学处理、电化学处理和改性涂层等。
这些方法可以改变材料表面的化学成分和物理状态，提高材料的耐腐蚀性、摩擦性能和界面黏附性等。
5. 微观组织分析微观组织分析是评价镁合金材料性能的关键手段。
通过显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等测试设备，可以观察和分析材料的晶粒形貌、晶界分布和相组成等特征。
这些分析结果对于优化材料制备和性能改善具有指导作用。
三、镁合金材料的应用前景随着科技的不断进步和人们对轻质、高强度材料需求的增加，镁合金材料的应用前景广阔。
镁合金的热处理工艺与力学性能改善
镁合金的热处理工艺与力学性能改善镁合金作为一种轻量化材料，在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。
然而，镁合金在实际应用中存在一些问题，如低强度、低韧性和不良的耐腐蚀性能。
因此，研究镁合金的热处理工艺，以提高其力学性能，具有重要意义。
本文将介绍镁合金的热处理工艺以及力学性能改善的方法。
热处理是一种通过控制材料的加热和冷却过程，改变其晶体结构和性能的方法。
对于镁合金的热处理，主要包括固溶处理、时效处理和变形加工。
首先，固溶处理是指将镁合金加热到高温区，使合金中的固态溶质元素溶解在镁基体中，然后快速冷却。
这一步骤能够消除合金中的析出相和晶界相，提高合金的强度和塑性。
同时，通过调节固溶温度和时间，还可以控制合金的晶粒尺寸，从而进一步提高其力学性能。
其次，时效处理是在固溶处理后将镁合金再次加热到较低的温度，保持一定的时间，使合金中的溶质元素重新析出形成弥散的析出相。
时效处理可以提高镁合金的强度和硬度，同时还能增加合金的韧性和耐腐蚀性能。
不同类型的镁合金需要在不同的时效温度和时间下进行处理，以获得最佳的力学性能。
最后，变形加工是通过机械或热加工使镁合金发生塑性变形，从而改变其晶体结构和力学性能。
常用的变形加工方式包括挤压、拉伸、压缩等。
通过变形加工，可以使晶粒细化，提高材料的塑性，并改善其力学性能。
除了热处理工艺，还有其他一些方法可以改善镁合金的力学性能。
例如，合金化是通过添加适量的合金元素，如锆、铝、锡等，来改善镁合金的强度和韧性。
同时，采用纳米颗粒强化技术和表面改性技术，也可有效增强镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。
总结起来，镁合金的热处理工艺和力学性能改善涉及到固溶处理、时效处理、变形加工以及其他一些方法的综合应用。
通过合理选择和控制这些工艺参数，可以显著提高镁合金的强度、塑性和耐腐蚀性能，满足实际工程应用的需求。
进一步的研究和探索，将有助于推动镁合金材料的发展与应用。
变形镁合金及其成形工艺
变形镁合金及其成形工艺镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、抗震减震能力强、易于机加工成形和易于回收再利用等优点，在航空、航天、汽车、3C产品以及军工等领域的具有广泛的应用前景和巨大的应用潜力。
目前，镁合金的应用大多数是以模铸、压铸以及半固态成形等工艺来生产产品。
这些工艺生产的产品，存在着组织部太致密、成分偏析，最小厚度偏大、力学性能偏低等缺憾，不能充分发挥镁合金的性能优势。
研究和实践表明，塑性变形能够改善镁合金的组织和力学性能，大大提高镁合金的强度和塑性，同时，很多领域重要结构材料需要用的板材、棒材、管材和型材等只能用塑性成形工艺来制取，而不能利用铸造等工艺来生产，所以，变形镁合金及其成形工艺的研究越来越受到重视。
但是，由于镁合金晶体结构是密排六方（Hcp），塑性较差，成形困难，成材率低，加之人们对镁合金易燃、不耐腐蚀等缺点的过分夸张甚至是错误的认识，导致变形镁合金没有得到大规模应用，变形镁合金及成形工艺的研究没有引起足够的重视和深入的开展。
目前变形镁合金的板材、型材以及锻件等生产仍集中在航空航天及军事等高端领域或部门，没有普及到一般民用领域。
在当今社会节约资源和减少污染成为社会可持续发展战略的要求的背景下，急需加快研究步伐，转变观念，以推动变形镁合金镁在民用领域的应用。
本文旨在总结变形镁合金及成形工艺的成果，探讨变形镁合金及其成形工艺的研究方向。
变形镁合金的合金系变形镁合金主要分为四个系列(美国标准)：AZ系列(Mg－Al－Zn)，AM系列(Mg-Al-Mn)，AS系列(Mg-Al-Si)，AE系列(Mg-Al-Re)。
中国变形镁合金牌号为MB系列。
几个主要工业发达国家的变形镁合金标准及牌号见表1所示。
变形镁合金以AZ系应用最为普遍，其中又以MB2应用最为广泛。
需要指出的是变形镁合金中MB2的合金成分与AZ31B不同，其力学和成形性能比AZ31B稍差些，介于AZ31B和AZ31C二者之间。
镁合金轧制工艺
镁合金轧制工艺绪论1 绪论镁是结构材料中最轻的金属，近年来已经逐渐被应用到航空航天、国防军工、汽车、电子通讯等领域，同时这些领域对其力学性能的要求也在不断提高。
传统的铸造镁合金已经渐渐无法满足要求，而通过挤压、锻造、轧制等工艺生产的变形镁合金产品具有更高的强度、更好的延展性、更多样化的力学性能。
其中，轧制作为镁合金塑性加工的重要手段得到了长足的发展。
镁合金是密排六方晶体结构，c/a 轴比为1.6236，在室温下仅具有一个滑移面，在滑移面上有3个密排方向，即有3个滑移系，根据多晶体塑性变形协调性原则，要使多晶体在晶界处的变形相互协调，必须有5个独立滑移系，显然密排六方结构的镁合金不满足该条件。
因此，在室温下，镁合金的塑性很低。
当变形温度达到225℃时，高温滑移面（棱柱面）被激活，镁合金的塑性有所改善。
镁及其合金的另一个重要特征是加热升温与散热降温比其他金属都快。
因此，在塑性加工过程中，温度下降很快且不均匀，则易发生边裂和裂纹，相对于其它金属材料而言，镁及其合金的热加工温度范围较窄。
镁合金滑移系较少，在室温和低温条件下塑性较差，而且迄今对镁合金塑性变形机理的认识还不够全面和深入，镁合金板材制备及其轧制成形工艺的研究尚处于初级阶段。
镁合金板材轧制成形的以下特点制约了镁合金板材的发展与应用：1）镁合金室温塑性变形能力差，轧制过程中易出现裂纹等变形缺陷；2）目前镁合金板材制备多采用普通的对称轧制，轧制后的组织有强烈的（0002）基面织构，存在严重的各向异性，不利于后续加工；3）镁合金轧制道次压下量较钢和铝小很多，生产效率不高。
制备优质的镁合金板材，大部分工艺都需要经过多道次轧制工序，轧制过程受许多因素的影响，这些因素可以分为两大类：第一类为影响轧制金属本身性能的一些因素，即金属的化学成分和组织状态以及热力学条件；第二类为轧制的工艺因素，如轧制温度、轧制变形量和轧制速度以及后续的热处理工艺。
国内外很多学者针对如何改进镁合金轧制工艺和轧制技术，以获得二次成形性能优良的板材做了大量的研究工作。
通过温变形细化晶粒提高镁合金的塑性
晶粒。考虑到这些 因素 ，建议 采用
在４ ３ ７ Ｋ通 过 动 态 再 结 晶 最 终 细 化 本 文 译 自第 ８ 国 际 塑 性 成 形 届
ｏ ｌ ｔｏ ， 小 于 ＡＺ １ 合 金 拉 伸 试 验 ３镁
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图８ 扫 描 电镜 显 微 照 片 显 示 的 白 色 舍 钙 亿 合 物 及 周 禹的 细 晶 粒
强７舍 ￣ＡＺ３ 镁 合 金 温镦 粗 后 ＃ Ｓ
电镜 附带 的能 量 色散 谱 仪 测 定表
明 ，与基体 相比 ，显微组织 中白色
部 分 富 集 钙 ，表 明 它 们 是 含 钙 化合 物 ，可 能 是 Ｍｇ Ｃ ２ ａ。这 些 含 钙 化 合 物 附 近 主 要 是 细 晶 粒 ， 钙的 含量 比其他部位高 。
讨论
ａ） 标准样品 ； （ 保温时间为 １ ｂ） 小时 ；（） ｃ保温 时间为３ 时；（） 小 ｄ镦粗时 间为５ 秒 ０ （） 粗时间为５ ０ ； （ 】 ｅ镦 ０秒 ｆ 真实应变为１２
图５ＡＺｄ 镁 合 金 在 各 种 状 态 Ｔ 的 显微 组 织 ｌ
（ 原始状态 ， （ ３ ３ ａ） ｂ） ７ Ｋ， （ ４ ３ ｃ） ７ Ｋ， （ ５ ３ ，（）７ Ｋ ｄ） ７ Ｋ ｅ６ ３
态 再 结 晶 。高 于 这 个 温 度 时 ， 晶粒 将发生完全再结 晶。
圈６ ＡＺ６ 镁 合 金 加 热 后 的显 微 组 织 １
响
晶 粒 尺 寸 变 化 和 Ｚｅ ｒ ｎｅ —
镁合金材料的塑性变形理论及其技术
［ ］ " 室温以上镁的滑移面的滑移方向
" （ （) * ） #） " # (& + > + > ? ? $ + %
（ ） "
（按热激活能力顺序排列）
&数量级的层错能 ／ 。由于棱柱面层错能 ! #$ % $ ! ’ 比基面约大(倍，所以镁在室温下无交滑移。基面
［ ］ + . < /蠕变模型针对镁 ; E F G + + =等 : 研究者根据 H 合金 6 B ) !提出了一个更为合适的模型
来描述。他们认为，纯镁及其合金在 " & )!( ( )0、
C " C & C ! ! # / !应变速率下的变形行为根据变形特 ! # 征可分为 ) 个温度区进行分析。在低于 2 & )0 时，
; D的变形行为可用指数方程描述 式中 (&、 & )!9 & )0 $ 是与材料有关的常数。在 2 应力指数接近于 ( 或 9 ( )!( ( )0 应力指数接近于 & 1 & 时，可用幂指数方程描述。而对于含 B = 等元 素的 ; D 合 金， 其 塑 性 变 形 行 为 会 发 生 改 变。
" " = ./ . = # #. ) , " " = ./ # #. " $
（ ） ! # （ ） ! !
式 （ ） 描述了流变应力 #、温度 %、状态参数 ! " & , 和材料特性参数 ’ , 对应变速率" 的影响。 应变速率恒定时，应力可以考虑为应变速率和 ） 变为 温度的函数。这样，式 （ !
第 !期
GW93镁合金热塑性变形行为与数值模拟
GW93镁合金热塑性变形行为与数值模拟镁合金作为最轻的金属结构材料,已在众多领域得到广泛应用。
在镁合金中加入Gd、Y等稀土元素能显著改善显微组织、提高力学性能及耐蚀性,因此,近年来Mg-Gd-Y系合金越来越受到人们的重视。
热塑性变形可以很好的改善金属材料的组织和性能,尤其对镁合金而言,热塑性变形过程中发生的动态再结晶可以细化晶粒、提高塑性、改善合金的力学性能金属材料在塑性变形过程当中,材料的塑性变形规律、各种变形条件对显微组织和力学性能的影响、动态再结晶的发生、模具与材料间的摩擦现象等都是十分复杂的问题,这使得人们在研究金属塑性变形过程中缺乏系统的、准确的分析手段,仅仅依靠研究人员的经验是远远不够的。
若使用数值模拟的方法模拟金属塑性变形过程,可以预测变形过程中材料的受力情况、变形规律、显微组织演变和可能出现的缺陷等,对试验研究和实际生产都能起到很大的帮助作用。
本文通过GW93镁合金热压缩试验和数值模拟相结合的方式,研究合金的热塑性变形行为和显微组织演变规律。
根据GW93镁合金在不同的变形温度(653-753K)下采用不同的应变速率(0.01～10s-1)热压缩的试验数据,绘制真应力-真应变曲线,研究不同变形条件对合金热压缩变形行为的影响。
结果表明,变形温度越高,应力水平越低,流变应力的峰值越小：应变速率越大,应力水平越高,流变应力的峰值越大。
建立能准确描述不同变形量下流变应力的本构模型,为热压缩变形行为的数值模拟提供可靠的依据。
利用DEFORM-3D有限元软件建立了用于研究GW93镁合金塑性变形行为的数值模拟平台,并进行热压缩变形行为的数值模拟,模拟结果与试验结果基本吻合。
本构模型中的方程为：对压缩后的GW93镁合金显微组织进行金相观察,并利用元胞自动机法和动态再结晶模型模拟显微组织演变,研究不同变形条件对动态再结晶的影响规律,模拟结果与金相观察结果基本吻合。
结果表明：圆杜形试样的热压缩变形存在明显的不均匀性,动态再结晶的发生程度和晶粒尺寸随着变形温度的升高而增大,随着应变速率的增大而减小。
镁合金在大变形和高应变率下塑性变形研究进展_宁俊生
镁合金在大变形和高应变率下塑性变形研究进展Research and Prog ress of Plastic Deformation o f M ag nesium A lloy sat H igh S train Rate and Large Deformation宁俊生1,范亚夫2,彭秀峰1(1烟台大学物理系,山东烟台264005;2中国兵器工业集团第五二研究所烟台分所,山东烟台264000)NING Jun-sheng1,FAN Ya-fu2,PENG Xiu-feng1 (1Phy sics Department of Yantai U niversity,Yantai264005,Shandong,China;2Yantai Branch of No.52Institute o f China Ordnance Industrie s Group,Yantai264000,Shandong,China)摘要:介绍了强应变塑性大变形下镁合金研究现状。
重点综述了在较高应变率及冲击载荷作用下关于镁合金变形的研究情况,同时也比较详细地综述了在不同温度、不同载荷作用下镁合金塑性变形特征及其物理机制。
最后简要介绍了几个描述材料在较高应变率和冲击载荷作用下变形行为的数学表示式,并就镁合金作为结构材料的研究说明了作者的一些看法。
关键词:镁合金;塑性大变形;高应变率;冲击载荷中图分类号:TG146.22 文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2007)09-0067-07A bstract:Study about micro-structural changes of m ag nesium alloy s under large strains and severe plastic defo rmatio n w ere introduced.A ttention is concentrated on the research about the plastic de-fo rm ation of magnesium alloy s unde r impact loading and high strain rate.Meanw hile,the pro perties and phy sical mechanism s of plastic defo rmatio n of magnesium alloys under different lo ads and over a wide rang e of tem peratures we re review ed.Finally,sev eral fo rmula for describing the behaviors of magnesium alloy s under dy namic loading at hig h strain rate w as summ arized briefly,and so me sugges-tions on the study of m ag nesium alloy s used as structural m aterials were o ffered.Key words:magnesium alloy;larg e plastic defo rmatio n;hig h strain rate;impact loading 随着对镁合金研究的不断深入,镁合金优越的综合性能逐渐为人们所认识。
镁合金塑性变形机理研究进展
镁合金塑性变形机理研究进展一、本文概述镁合金作为一种轻质、高强度的金属材料，在航空航天、汽车制造、电子通讯等领域具有广泛的应用前景。
然而，镁合金在塑性变形过程中面临着诸多挑战，如室温下塑性较差、易产生应力腐蚀等问题，限制了其在实际应用中的性能发挥。
因此，深入研究镁合金的塑性变形机理，对于提升镁合金的综合性能、推动其在更广泛领域的应用具有重要意义。
本文旨在综述镁合金塑性变形机理的研究进展，从镁合金的塑性变形行为、变形过程中的微观组织演变、变形机制及影响因素等方面进行总结和分析。
文章首先简要介绍了镁合金的基本特性及其应用现状，然后重点回顾了近年来镁合金塑性变形机理的相关研究成果，包括塑性变形的微观机制、变形过程中的应力应变行为、合金元素对塑性变形的影响等。
文章对镁合金塑性变形机理的未来研究方向进行了展望，以期为镁合金的进一步研究和应用提供有益的参考。
二、镁合金的塑性变形行为镁合金作为轻质高强度的金属材料，其塑性变形行为一直是材料科学领域的研究热点。
镁合金的塑性变形主要涉及到滑移、孪生以及晶界滑移等多种机制。
这些机制在镁合金的变形过程中相互作用，共同影响着镁合金的力学性能和微观组织演变。
滑移是镁合金塑性变形中最主要的变形机制。
镁合金中的滑移系主要包括基面滑移、柱面滑移和锥面滑移。
其中，基面滑移是最容易激活的滑移系，但由于其滑移方向的限制，通常不能完全协调镁合金的宏观变形。
柱面滑移和锥面滑移的激活则需要更高的临界剪切应力，但在高温或变形量较大时，这些滑移系也能被有效激活，从而改善镁合金的塑性变形能力。
孪生在镁合金塑性变形中也扮演着重要角色。
特别是在低温和高应变速率下，孪生成为镁合金的主要变形机制。
孪生不仅能够协调镁合金的宏观变形，还能细化晶粒，提高镁合金的强度和韧性。
然而，孪生也会引入新的织构，影响镁合金的后续变形行为。
除了滑移和孪生外，晶界滑移也是镁合金塑性变形中不可忽视的变形机制。
晶界滑移能够协调不同晶粒间的变形，使得镁合金在宏观上表现出良好的塑性。
铝镁合金的塑性变形机制分析
铝镁合金的塑性变形机制分析铝镁合金是一种常用的高强度轻质金属材料。
因为它具有良好的耐腐蚀性、延展性和强度，并且在工程领域中被广泛应用。
然而，铝镁合金的高强度性质也使其难于塑性变形。
因此，研究铝镁合金的塑性变形机制是非常重要的。
针对铝镁合金的塑性变形机制，学者们目前主要分析了材料内部的晶体结构和形变机制。
首先，对于铝镁合金的晶体结构与形变机制，需要由晶体学角度进行讨论。
铝镁合金晶体结构为面心立方结构，其中的镁原子位于铝原子的空隙中。
由此可知，原子的排列密集度影响材料的力学性能，镁原子的分布很容易导致材料的局部强度变化。
为此，科学家引入了面心立方晶体的“塑性对”现象，来帮助解释铝镁合金强度变形的本质。
其次，对于铝镁合金的塑性变形机制，学者们通过多种实验手段研究得出了以下几个关键因素。
1、晶体的滑移：铝镁合金在外力作用下，晶格平面上的原子通过滑移运动而发生塑性变形。
这种塑性变形由结构缺陷、大尺寸颗粒以及其他类似障碍物所引起，从而阻碍了晶体的滑移。
滑移是铝镁合金塑性变形的主要机制之一，氢原子的加入可以增强铝镁合金的滑移运动，从而改善材料的塑性。
2、晶体的孪晶：铝镁合金中晶体的孪晶现象也能够影响塑性变形。
孪晶是一种晶体结构中的复杂缺陷，可以通过诱导移动和变形来增加材料的塑性。
由于加工过程不理想或材料在某些条件下的生长，都会导致晶体形成孪晶。
因此，减小孪晶含量和孪晶宽度是铝镁合金提高塑性变形能力的有效方法。
3、晶体的再结晶：在铝镁合金的加热过程中，晶体重新排列成新的晶粒，这个过程称之为再结晶。
铝镁合金的再结晶能力直接影响材料的塑性。
压力、升温速率和保温时间等因素都会影响再结晶的发生，因此科学家需要对铝镁合金的加工工艺进行精细控制。
以上三个因素，分别会影响铝镁合金的塑性变形，科学家们需要通过多种技术手段，对铝镁合金的晶体结构和形变机理进行深入研究。
总之，铝镁合金的高强度特性也伴随着材料塑性变形的不易性。
为了更好地研究材料的力学行为，对铝镁合金的晶体结构和形变机制进行详细研究是非常重要的。