純鎂室溫包套等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝設(shè)計及變形機(jī)制.pdf

1、鎂合金作為目前工程應(yīng)用中密度最輕的結(jié)構(gòu)材料，在汽車、電子、航空、航天等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值。然而，鎂及鎂合金作為密排六方結(jié)構(gòu)的晶體，在室溫下只有有限的滑移系能夠開動，所以鎂及鎂合金的室溫塑性和延展性極差，使得鎂及鎂合金在實(shí)際應(yīng)用中受到了很大的限制。細(xì)化晶粒是一種有效提高材料綜合性能的重要手段，它不僅能提高材料的塑性和延展性，同時還能進(jìn)一步提高材料的強(qiáng)度，使得材料的綜合性能得到一定的提高。等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形是細(xì)化晶粒的一個有效手段。為避免

2、材料在擠壓過程中開裂，鎂及絕大部分鎂合金的等通道轉(zhuǎn)角擠壓均需在200℃以上進(jìn)行，使得在變形過程中，晶粒細(xì)化的同時又伴隨一定程度的長大，減弱了晶粒細(xì)化的效果。
　　為了充分發(fā)揮等通道轉(zhuǎn)角擠壓細(xì)化晶粒的作用，避免其高溫長大，本實(shí)驗(yàn)室提出并開發(fā)了包套等徑角擠壓技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大塊純鎂及鎂合金在室溫下的多道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形，使進(jìn)一步細(xì)化純鎂及鎂合金組織成為可能。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步優(yōu)化了包套結(jié)構(gòu)，順利實(shí)現(xiàn)了純鎂室溫下更多道次（8道次）的

3、等通道轉(zhuǎn)角擠壓，同時研究了純鎂在室溫包套等徑角擠壓過程中的變形機(jī)制。
　　該設(shè)計將經(jīng)過熱擠壓并退火處理后，尺寸為φ8×67mm的純鎂進(jìn)行鐵套包覆，由此增大了純鎂在變形過程中所受三向壓應(yīng)力狀態(tài)，從而對純鎂起到了一定的保護(hù)作用，進(jìn)而對包套純鎂以Bc路徑、4mm/min的速度對其進(jìn)行了室溫八個道次的等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形，從而使得純鎂組織晶粒尺寸得到了明顯細(xì)化。利用電子掃描顯微鏡(SEM)結(jié)合背散射取向成像技術(shù)(EBSD)和顯微硬度計對熱擠

4、壓前后及退火處理后的純鎂和等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形前后純鎂的組織、織構(gòu)、性能及變形機(jī)制做了分析，同時，在250℃下對包套純鎂做了一個道次的等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形，并對其變形后的組織、性能和變形機(jī)制進(jìn)行了分析，與室溫下包套純鎂一道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓后的組織、性能和變形機(jī)制做了對比。
　　純鎂在300℃下，經(jīng)過熱擠壓后，組織晶粒得到了明顯的細(xì)化，并形成了與擠壓方向約10°～15°的基面織構(gòu)，同時還有一些漫散的非基面織構(gòu)所形成，擠壓后的純鎂硬度有了

5、明顯的增大。隨著對擠壓態(tài)純鎂的退火處理，織構(gòu)沒有發(fā)生明顯的變化，硬度值有所降低。
　　對課題組之前包套純鎂等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形工藝進(jìn)行改進(jìn)后，成功實(shí)現(xiàn)了室溫純鎂八個道次的等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形，獲得了表面無裂紋的純鎂試樣。通過在室溫下對純鎂的等通道轉(zhuǎn)角擠壓大塑性變形后，純鎂組織晶粒得到了明顯的細(xì)化，隨著擠壓道次的增加，純鎂組織變形量也在增加，從而更加的細(xì)化了純鎂組織的晶粒，當(dāng)經(jīng)過八個道次的室溫等通道轉(zhuǎn)角變形后，純鎂組織晶粒已經(jīng)得到了相當(dāng)

6、顯著的細(xì)化，并且晶粒大小均勻，晶粒尺寸大約為幾百納米。隨著擠壓道次的增加，純鎂的硬度值也不斷的增大。
　　在250℃下對包套純鎂進(jìn)行一道次的等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形后，與室溫下對包套純鎂進(jìn)行一道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓變形后純鎂對比分析后發(fā)現(xiàn):純鎂的組織晶粒要比在室溫下一道次等通道轉(zhuǎn)角擠壓后的純鎂組織晶粒大。然而，在兩種情況下，純鎂變形過程中的變形機(jī)制相同，都是主要以基面滑移為主，非基面滑移和孿生也同時發(fā)生。同時，在兩種條件下，所得到的純鎂硬度