径向锻造成形技术及其在镁合金锻造中的应用

摘 要 ：简述 了径 向锻 造 的 成 形 原理 、特 征 和径 向锻 造 机 组 的 研 发 现 状 ，系统 介 绍 了径 向锻 造 变形 量 、拉 打速 度 、锤 头 对数 及 其 几何 形 状 等 成 形 参 数 对 锻 件 组 织 性 能 的 影 响 。 结合 现 有 镁 舍 金 锻 造 技 术 的 研 究成 果 ，分 析 了传 统 锻 造 工 艺 制备 高塑型超 细晶镁合金过程 中，变形速率 、初始晶粒大小和累积变形 量等 因素对镁合金的组织演变及锻后力 学性 能 的影 响。指 出了径 向锻造技术用 于制备超细晶镁合金 型材的优 势，分析 了镁合金 径向锻造成 形技 术的发展趋势及其 应 用前 景 。 关键词 ：径 向锻造 ；镁合金 ；超细晶 ；力学性能 中 图分 类 号 ：ＴＧ３１９ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００２—１７５２（２０１８）ｏ５—００４８—０５
（１．Ｈｅａｖｙ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００２４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃ ａｎｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｍｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １ ３００２２，Ｃ ｉｎａ）
镁合 金 是 目前 工 程 应 用 中最 轻 的 金 属 结 构 材 料 ，具有 比强 度高 、比刚度 高 、阻尼减震 性 好 、尺 寸稳 定性 好 、机 加 工 方 便 、易 于 回 收 等 优 点 ，被 誉 为 “２ｌ 世 纪绿 色工程 金属 结 构材 料 ”¨ 。镁 及 镁 合 金 在构 件减 重方 面 优势 突 出 ，被 广 泛 用 于航 空 航 天 、汽 车 、 电 子 ３Ｃ等 高尖端 技 术 领域 ＿２ Ｊ。但 因镁 及 镁 合 金是 密排 六方 结构 ，可 开动 的滑 移 系少 ，室 温 塑性成 形能 力差 ，阻 碍 了镁 合 金 的开发 和应 用 。同 时 ，受加 工技 术 以及价 格 等 因素 的 制 约 ，致 使 镁 合 金 的发展 潜 力 和实 际应 用 现状 之 间 存 在 巨 大差 距 。近年 来 ，随着 能源 危机 的 日益加 重 以及 环 保 意 识 的提 升 ，构 件 减 重所 面临 的形 式越 来 越 严 峻 ，加 剧 了对镁 合 金 型材 的需 求 。鉴 于此 ，国 内外 的专 家 学 者 们 做 了大 量 的 探索 与研 究 ，发现 通 过 锻 造技 术 诱 导 晶粒 细化 可显 著提 高镁 合金 的塑性 。但 目前对 镁合 金锻 造 的研究 多集 中在 细 晶坯料 的制 备 以及壳 体类 零件 的精 密模
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轻 金 属
２０１８年第 ５期
径 向 锻 造 成 形 技 术 及 其 在 镁 合 金 锻 造 中 的应 用
邹景锋 ，马立峰 ，朱艳 春 ，黄 志权 ，刘光 明
（１．太原科技 大学 重型机械 教 育部 工程研 究 中心 ，山西 太原 ０３００２４； ２．吉林 大 学 超 塑性研 究 所 ，吉林 长春 １３００２２）
ＤｏＩ：１０．１３６６２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｑｊｓ．２０１８．０５．０１２
Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｄｉａｌ ｆｏｒｇｉｎｇ ｆｏｒｍ ｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｍ ａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｆｏｒｇｉｎｇ
Ｚｏｕ Ｊｉｎｇｆｅｎｇ ，Ｍａ Ｌｉｆｅｎｇ ，Ｚｈｕ Ｙａｎｃｈａｎｇｍｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒ ｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒａｄｉａｌ ｆｏｒｇｉｎｇ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｇｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ａｔ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｆｏｒｅｉｇｎ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｓｕｃｈ ａｓ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｄｒａｗｉｎｇ ｓｐｅｅｄ，ｈａｍｍｅｒ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｍａｇｎ ｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｆｏｒｇｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｌｅｖｅｌ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｓｏｍｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｎ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｆｔｅｒ ｆｏｒｇｉｎｇ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｄｅ— ｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｒａｔｅ，ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ，ｔｈｅ ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ ｄｅｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｒｅｐａｒｉｎｇ ｈｉｇｈ—ｐｌａｓｔｉｃ ｕｈｒａｆｉｎｅ ｇｒａｉｎｓ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｉｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎ— ａｌ ｆｏｒｇｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｈｒａｆｉｎｅ ｇｒａｉｎｅｄ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｂｙ ｔｈｅ ｒａｄｉａｌ ｆｏｒｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｙｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｍａｇｎ ｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｒａｄｉａｌ ｆｏｒｇｉｎｇ ｆｏｒｍｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｄｉａｌ ｆｏｒｇｉｎｇ；ｍａｇ ｎ ｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ；ｕｈｒａｆｉｎｅ ｇｒａｉｎｓ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ