純鎂室溫包套等通道轉角擠壓工藝設計及變形機制.pdf

1、鎂合金作為目前工程應用中密度最輕的結構材料，在汽車、電子、航空、航天等領域有重要的應用價值。然而，鎂及鎂合金作為密排六方結構的晶體，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際應用中受到了很大的限制。細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，同時還能進一步提高材料的強度，使得材料的綜合性能得到一定的提高。等通道轉角擠壓變形是細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角擠壓均需在200℃以上進行，使得在變形過程中，晶粒細化的同時又伴隨一定程度的長大，減弱了晶粒細化的效果。
　　為了充分發(fā)揮等通道轉角擠壓細化晶粒的作用，避免其高溫長大，本實驗室提出并開發(fā)了包套等徑角擠壓技術，實現(xiàn)了大塊純鎂及鎂合金在室溫下的多道次等通道轉角擠壓變形，使進一步細化純鎂及鎂合金組織成為可能。在此基礎上，本文進一步優(yōu)化了包套結構，順利實現(xiàn)了純鎂室溫下更多道次（8道次）的

3、等通道轉角擠壓，同時研究了純鎂在室溫包套等徑角擠壓過程中的變形機制。
　　該設計將經(jīng)過熱擠壓并退火處理后，尺寸為φ8×67mm的純鎂進行鐵套包覆，由此增大了純鎂在變形過程中所受三向壓應力狀態(tài)，從而對純鎂起到了一定的保護作用，進而對包套純鎂以Bc路徑、4mm/min的速度對其進行了室溫八個道次的等通道轉角擠壓變形，從而使得純鎂組織晶粒尺寸得到了明顯細化。利用電子掃描顯微鏡(SEM)結合背散射取向成像技術(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角擠壓變形前后純鎂的組織、織構、性能及變形機制做了分析，同時，在250℃下對包套純鎂做了一個道次的等通道轉角擠壓變形，并對其變形后的組織、性能和變形機制進行了分析，與室溫下包套純鎂一道次等通道轉角擠壓后的組織、性能和變形機制做了對比。
　　純鎂在300℃下，經(jīng)過熱擠壓后，組織晶粒得到了明顯的細化，并形成了與擠壓方向約10°～15°的基面織構，同時還有一些漫散的非基面織構所形成，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角擠壓變形工藝進行改進后，成功實現(xiàn)了室溫純鎂八個道次的等通道轉角擠壓變形，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角擠壓大塑性變形后，純鎂組織晶粒得到了明顯的細化，隨著擠壓道次的增加，純鎂組織變形量也在增加，從而更加的細化了純鎂組織的晶粒，當經(jīng)過八個道次的室溫等通道轉角變形后，純鎂組織晶粒已經(jīng)得到了相當

6、顯著的細化，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℃下對包套純鎂進行一道次的等通道轉角擠壓變形后，與室溫下對包套純鎂進行一道次等通道轉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