逊 ,使其应用受到限制 ,因此提高铸造铝合金的强韧性 有很大意义[3 ] 。
微量元素合金化是 Al2Mg 合金强韧化的主要手 段[4] ,其作用主要是改善合金相的形态结构特征 、形成 新的高熔点 、高热稳定性的第二相或细化晶粒组织 。 稀土元素是常用的合金化元素 ,可以起到净化合金熔
收稿日期 :2008208203 ;修改稿收到日期 :2008211210 基金项目 :国家高技术研究发展计划 (863 计划) 资助项目 (2007AA03Z113) ;国家自然科学基金资助项目 (50775085) 第一作者简介 : 张磊 , 男 , 1984 年出生 , 硕士研究生 , 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室 , 武 汉 ( 430074 ) , 电 话 : 027 - 87558252 ,
-
-
应力下降 ,产生{1010} < 1120 > 滑移系 ,温度升高增加
了原子振动的振幅 ,最密排面和次密排面的差别减小 ,
-
此时容易激活潜在的滑移面{1122}锥面 , c + a 柏氏矢
量的锥面滑移系开动参与变形 ,此时锥面滑移体系又提
图 3 Mg 在不同滑移面上的临界切应力与温度的关系
2. 2 组织变化
15907184956 , E - mail :zhanglei5200 @126. com 通讯作者 :董选普 ,男 ,教授 ,1964 年出生 ,华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室 ,电话 :027 - 87558252 ,13037116051 , E - mail : dongxp @mail.
变形温度 均匀 稳 定 , 而 后 分 别 在 室 温 、200 、220 、240 、
250 、260 、280 、300 、350 ℃压缩至表面出现裂纹为止 ,清洗
干净后测量其高度 ,计算其极限变形量。将圆棒在 350
℃分别压缩 40 %、60 %和 70 % ,水冷后观察金相组织 ,试
样经机械磨光和抛光后 ,再由化学侵蚀 ,侵蚀剂采用体积
本课题对 A Z31 镁合金进行高温压缩变形试验 ,研 究合金高温 变 形 特 点 及 组 织 演 变 , 以 便 为 合 理 制 定 A Z31 镁合金热挤压 、锻造和热轧等热塑性加工工艺参 数提供更充分的参考 。
1 试验方法
试验用合金的成分见表 1 。铸锭经均匀化处理后 , 加工成 <22. 5 mm ×40 mm 的圆棒供压缩试验用 。将 圆棒的轴向和径向用石棉线缠绕两圈 (见图 1) ,以保证
成的一种特殊的“项链”组织 ,即在大晶粒周围有许多细
由此可见 ,变形温度影响金属的塑性变形行为 。随
小的等轴晶粒组成的细晶带包围构成的特殊变形组织 , 着变形温度的提高 ,金属的各种强度指标均会降低 。主
也就是部分再结晶组织 。动态再结晶通常开始于旧晶 要是因为随着变形温度的升高 ,原子活动的动能增加 ,
收稿日期 :2008207229 ;修改稿收到日期 :2008209205 第一作者简介 :艾桃桃 ,男 ,1981 年出生 ,讲师 ,陕西理工学院材料科学与工程学院 ,陕西省汉中市河东店陕西理工学院北区材料学院 (723003) ,电话 : 15609165145 , E - mail :aitaotao0116 @163. com 通讯作者 :冯小明 ,男 ,1962 年出生 ,教授 ,陕西理工学院材料科学与工程学院 ,陕西省汉中市河东店陕西理工学院北区材料学院 ( 723003) , 电话 : 0916 - 2291080 , E - mail :f xmhz @126. co m
分数为 1 %的 HNO3 + 24 %的 C2 H6 O2 + 75 %的 H2 O 。
表 1 AZ31 镁合金成分
%
wB
Al
Zn
Mn
Fe
Si
Cu 其他
Mg
2. 8 0. 9 0. 24 0. 004 < 0. 01 < 0. 01 < 0. 1 余量
图 1 缠绕石棉线的 A Z31 镁合金棒
373
轻有色合金
特种铸造及有色合金 2009 年第 29 卷第 4 期
稀土 Y 对 Al210Mg 合金显微组织和性能的影响
张 磊 董选普 符 聪 樊自田 (华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室)
摘 要 研究了添加少量稀土 Y 及固溶处理对 Al210Mg 合金显微组织 、力学性能和耐蚀性能的影响 。结果表明 , Y 的加 入能细化铸态合金的晶粒 ,形成 Al4 Mg Y 相 ,沿晶界不连续分布 ,起到很好的晶界强化作用 ,从而提高合金的抗拉强度和伸 长率 。当 Y 的含量为 0. 4 %时合金具有最佳的综合力学性能 ,抗拉强度达到 261. 8 M Pa ,伸长率为 4. 3 %。当 Y 含量超过 0. 4 %时 ,Al4 Mg Y 相开始沿晶界连续分布 ,降低了晶界的结合强度 ,合金的强度和韧性下降 。不含 Y 的合金拉伸测试时 , 出现典型的枝晶间脆性断裂 ,加 Y 后断裂机制转变为韧性断裂 ,因此合金韧性大大提高 。固溶处理后合金的耐蚀性能好于 铸态的 ,随着 Y 含量的增加 ,合金的腐蚀倾向变大 , Y 对合金的耐蚀性能是不利的 。 关键词 铝镁合金 ; Y;显微组织 ;力学性能 ;耐蚀性能 中图分类号 T G146. 2 + 1 文献标志码 A 文章编号 1001 - 2249 (2009) 04 - 0374 - 04
(a) 初始态
( b) ε= 40 %
(c) ε= 60 %
(d) ε= 70 %
图 4 AZ31 镁合金高温压缩组织变化图
小 ,组织分布更均匀 (见图 4d) 。
够高时 ,将会完全再结晶 ,形成图 4d 的完全再结晶结
图 5 为 A Z31 镁合金在变形量为 20 %～50 %时 ,形 构 。
DOI :10. 3870/ tzzz. 2009. 04. 029
Al2Mg 系铸造铝合金的主要优点是密度较小 ,强 度和塑性较好 ,在海水等介质中有很好的耐蚀性 ,加工 、 抛光和电镀等性能也较好 。耐蚀性能则是铸造铝合金 中最高的 ,固溶状态耐蚀性能更高[1] ,因此在航空 、造 船 、食品和化工等工业部门得到了较广泛的应用[2] 。但 是与变形铝合金相比 ,铸造铝合金的缺点是强韧性稍
图 4 为 A Z31 镁合金高温压缩组织演变图 。由图 4a 可见 ,直于压力方向被压扁 ,进而 发生弯曲变形并被破碎为细碎的晶粒 。随着变形量 (ε) 的增大 ,发生了动态再结晶 ,组织表现为变形的大颗粒 和动态再结晶的小晶粒共存的现象 。对变形量为 40 % 的组织照片观察发现 ,晶粒开始迅速细化 ,但是此时的 组织极不均匀 ,大晶粒之间分布着细小的等轴晶粒 (见 图 4b) 。随着变形量的进一步加大 ,晶粒大小逐渐趋于 均匀 ( 见 图 4c) , 晶 粒 平 均 尺 寸 约 为 5 μm 。当 变 形 量达到70 %时 ,晶粒平均尺寸在2～3μm之间 ,晶粒更细
2 结果与讨论
2. 1 极限应变 A Z31 镁合金于不同温度压缩变形时的极限变形
量见表 2 。由表 2 可见 ,在不同温度压缩时 ,A Z31 镁合 金的塑 性 变 形 差 别 较 大 。室 温 压 缩 时 , 变 形 量 只 有 7. 5 %。温度高于 220 ℃时 ,变形量迅速增大 。350 ℃ 压缩时 ,变形量可达到 77. 8 % ,而且表面没有裂纹出 现 。试验发现 ,室温压缩时 ,断口与压缩方向成45°角 ,断
界处 ,新的晶粒又在正在长大的再结晶晶粒边界形核长 依赖于原子间相互作用的临界剪切应力减弱 ,各种点缺
大 ,便形成了再结晶晶粒的增厚带[11] 。变形温度较低 时 ,与原始晶粒相比 ,再结晶晶粒直径较小 ,便形成了图 5 的“项链”式结构 。但当变形量足够大时 ,变形温度足
陷的扩散加快 ,依赖于扩散的位错开动 (如位错的攀移) 易于进行 ,热激活能的作用增强 ,位错运动依靠的有效 应 力减小 ,致使塑变能力增加 。另一方面 ,高温变形将
供了 5 个独立的滑移系 ,此时满足 Taylor 准则 ,镁合金 呈现明显的塑性转变 ;同时由于发生连续再结晶而造成 的软化 ,使得 Mg 及其合金具有较高的塑性 。
(a) 第一类角锥面
(b) 第二类角锥面
图 2 第一类角锥面和第二类角锥面图
当温度高于 225 ℃时 ,由图 3 可知 ,棱柱滑移面切
轻有色合金
特种铸造及有色合金 2009 年第 29 卷第 4 期
AZ31 镁合金压缩过程中的变形性能及组织演变
艾桃桃 冯小明 张 会 (陕西理工学院材料科学与工程学院)
摘 要 在不同温度下对 AZ31 镁合金进行了热压缩 ,研究了试验合金高温变形时变形量与温度之间的关系以及组织演 变 。结果表明 ,随着温度升高 ,AZ31 镁合金塑变能力增加 ,适宜在高于 240 ℃进行热加工 。非基面滑移系开动是 A Z31 镁 合金塑性提高的主要原因 。随着变形量的增大 ,晶粒逐渐细化 。当变形量达 70 %时 ,晶粒细化至 2～3 μm 。发生动态再结 晶是高温压缩过程中晶粒细化的主要原因 。 关键词 A Z31 镁合金 ;热变形 ;微观组织 ;动态再结晶 中图分类号 T G146. 2 + 2 ; T G111. 7 文献标志码 A 文章编号 1001 - 2249 (2009) 04 - 0372 - 03
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A Z31 镁合金压缩过程中的变形性能及组织演变 艾桃桃 等
表 2 不同温度压缩时 AZ31 镁合金的极限应变 温度/ ℃ 室温 200 220 240 250 260 280 300 350 变形量/ % 7. 5 31. 7 45. 0 47. 5 50. 0 52. 4 63. 5 73. 0 77. 8
口贯穿于两个端面之间 。高温压缩时 ,断口出现在试样 中部 。 根据文献[ 9 ] ,低于 225 ℃时 ,Mg 的滑移系为基面 滑移系和锥面孪生 ,见图 2 。因此 ,Mg 晶体在常温时只 有 3 个几何滑移系和两个独立的滑移系 ,与其他金属相 比 ,滑移系少 ,造成多晶镁不容易产生宏观屈服而容易 在晶界处产生大的应力集中 ,导致室温塑性差 。