等通道轉(zhuǎn)角擠壓高鋁鎂合金的微觀組織和力學(xué)性能.pdf

1、鎂合金是很有吸引力的最輕的一類金屬結(jié)構(gòu)材料，在汽車、機(jī)車和航空工業(yè)上有廣闊的應(yīng)用前景。鎂是密排六方結(jié)構(gòu)，只有有限的滑移系，可塑性差。另一方面，又缺乏有效的強(qiáng)化相，限制了鎂合金比強(qiáng)度的大幅度提高。細(xì)化晶粒成為目前優(yōu)先考慮用來提高鎂合金強(qiáng)度和塑性的一種有效手段，等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝(ECAP)容易實現(xiàn)強(qiáng)塑性變形,從而達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。 本文對Mgl0Al、Mgl5AI、Mg20AI、Mg25A1四種鑄態(tài)高鋁鎂合金在280℃使用φ=9

2、0°的模具進(jìn)行了4道次Bc路線擠壓，并選擇了經(jīng)4道次擠壓后強(qiáng)度最高的Mg15Al進(jìn)行了8道次Bc路線擠壓。采用金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)分析擠壓前后高鋁鎂合金的微觀組織變化，比較擠壓前后高鋁鎂合金的硬度和室溫拉伸性能。 結(jié)果表明:四種鎂合金經(jīng)過4道次擠壓后，原先存在于α-Mg晶粒邊界的網(wǎng)狀β-Mg17Al12細(xì)化為亞微米的等軸顆粒，分布于α基體中；在β相較少的區(qū)域，α-Mg的晶粒尺寸由

3、原先的50μm細(xì)化至1μm，而在雙相混合較均勻的區(qū)域，晶粒尺寸被細(xì)化至200nm 以下，比常規(guī)鎂合金(AZ61,AZ91)經(jīng)等通道轉(zhuǎn)角擠壓后的組織明顯細(xì)小，這是由于高鋁鎂合金在高溫擠壓過程中除α-Mg基體相外，存在較多β-Mgl7Al12，兩相相互制約，顯著降低各相的(動態(tài))再結(jié)晶速率，從而容易獲得比常規(guī)Mg-Al系合金細(xì)小的多的組織。 經(jīng)擠壓后，鎂合金的硬度、強(qiáng)度和伸長率均有大幅度提高。其中Mg15Al獲得了最高的強(qiáng)度，由擠壓

4、前的150MPa上升至268MPa，其伸長率由0.05％上升到7.4％；Mg20Al經(jīng)擠壓后強(qiáng)度由42MPa上升至209MPa，伸長率由近似0％變?yōu)?.3％；Mg25Al經(jīng)擠壓后經(jīng)擠壓后強(qiáng)度由54MPa上升至182MPa，伸長率由近似0％變?yōu)?.3％。隨著Al含量的變化，上述合金中相組成比例明顯不同，在Mg10Al中Mg17Al12的含量相對較少，等通道擠壓過程中組織細(xì)化效果不顯著，對合金的強(qiáng)化效果也較小，而當(dāng)Al含量過高時，如在Mg2

5、5Al中，β-Mg17Al12相所占比例過多，反而不利于合金性能的改善，故Mg15Al經(jīng)擠壓后獲得了最高的強(qiáng)度。斷口分析表明，斷裂方式由擠壓前的解理斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓后的準(zhǔn)解理斷裂，并在斷口上出現(xiàn)了大量的韌性撕裂棱。對比4道次和8道次擠壓后的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)8道次擠壓后鎂合金的強(qiáng)度反而下降，伸長率則上升，結(jié)合他人研究結(jié)果，這種現(xiàn)象可能與鎂合金中形成了織構(gòu)有關(guān)。本文研究預(yù)示著，Al含量在15％～20％的二元鑄態(tài)高鋁鎂合金經(jīng)等通道轉(zhuǎn)角擠壓可獲得良