鎂合金的等通道轉(zhuǎn)角擠壓及在部分重熔中的組織演變.pdf

1、鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在現(xiàn)代工業(yè)中有著越來(lái)越廣闊的應(yīng)用前景。半固態(tài)成形以其各方面的優(yōu)點(diǎn)，將成為21世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ某尚渭夹g(shù)。而半固態(tài)成形鎂合金的晶粒仍較粗大。在鎂合金晶粒細(xì)化技術(shù)中，等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)技術(shù)是最有希望投入實(shí)際應(yīng)用的手段之一。在半固態(tài)成形中非枝晶錠料的制備是關(guān)鍵，而鎂合金經(jīng)ECAP加工后，再經(jīng)半固態(tài)等溫?zé)崽幚砜梢垣@得晶粒細(xì)小、圓整的適合半固態(tài)成形的半固態(tài)組織，可從根本上解決晶粒粗大的問(wèn)題。為此本文研究了EC

2、AP加工工藝參數(shù)，如加工道次、加工路徑對(duì)觸變成形AZ91D鎂合金組織的影響；研究了經(jīng)ECAP加工的金屬型鑄造AZ91D鎂合金和我們自行開(kāi)發(fā)的ZW21新型鎂合金在部分重熔過(guò)程中的組織演變。結(jié)果表明： 觸變成形AZ91D鎂合金經(jīng)過(guò)ECAP后組織明顯得到了細(xì)化，且隨著擠壓道次的增加，晶粒細(xì)化效果越好。經(jīng)4道次擠壓后組織中出現(xiàn)大量的細(xì)小晶粒。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)Bc路徑細(xì)化效果最好，BA路徑和C路徑次之，A路徑最差；另外，在ECAP過(guò)程中，共晶

3、組織對(duì)初生α相起釘扎機(jī)械加工的作用，從而使初生α相破碎而細(xì)化。金屬型鑄造材料中的共晶組織分布較觸變成形的均勻，從而其變形較充分，因而金屬型鑄造材料的細(xì)化效果較觸變成形材料的好。 在部分重熔過(guò)程中，經(jīng)ECAP加工的AZ91D和ZW21鎂合金的組織演變過(guò)程可分為四個(gè)階段：因枝晶間共晶組織的溶解而導(dǎo)致的初期快速粗化階段、剩余共晶組織的熔化以及液相沿再結(jié)晶晶界浸滲引起的組織分離階段、初生固相顆粒部分熔化所致的球狀化階段和最后的因合并和O

4、stwald熟化引起的粗化階段。相應(yīng)的，對(duì)于AZ91D合金來(lái)說(shuō)，依次發(fā)生了β→α，α+β→L和α→L相變，而對(duì)于ZW21合金，發(fā)生了W+H+Mg2Sn→α，W+H+Mg2Sn+α→L和α→L相變。當(dāng)半固態(tài)體系達(dá)到固．液相平衡態(tài)時(shí)，初生顆粒隨加熱時(shí)間的變化趨勢(shì)遵循LSW理論：D(t)3-D(0)3=Kt。隨著擠壓道次的增加，初生顆粒的尺寸減小，形狀趨于球狀；同時(shí)，液相量略有增加，其原因?yàn)楹辖鹬袃?chǔ)存的能量隨擠壓道次的增加而上升，這使得組織熔

5、化的數(shù)量越來(lái)越多?；谶@一原因，隨著壓擠壓道次的增加，組織演變速率也隨之增加。在擠壓道次一定時(shí)，Bc路徑擠壓后合金的半固態(tài)組織非常理想且適于觸變成形，而對(duì)于A路徑，其半固態(tài)組織則不適于觸變成形。另外，由于合金中儲(chǔ)存的能量不同，造成前者合金中的液相量明顯高于后者。適當(dāng)?shù)脑黾蛹訜釡囟?，?huì)減少顆粒合并長(zhǎng)大的趨勢(shì)，將易于得到理想的半固態(tài)組織。不同的是zW21鎂合金在部分重熔中的組織演變速率要比AZ91D鎂合金慢一些，這是因?yàn)閆W21鎂合金中含有