稀有金属材料与工程2011模版-搅拌摩擦加工AZ31细晶镁合.PDF

第45 卷 第7 期 稀有金属材料与工程 Vol.45, No.7 2016 年 7 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING July 2016 搅拌摩擦加工AZ31 细晶镁合金超塑性行为 高 雪，张 郑，王 文，海敏娜，贾少伟 ，王快社 (西安建筑科技大学，陕西 西安 710055) 摘 要：借助搅拌摩擦加工工艺制备了AZ31 细晶镁合金，研究对比了原始母材和各种晶粒尺寸细晶镁合金的超塑性行 为。结果表明：AZ31 板材平均晶粒尺寸由7.67 μm 细化到0.94~3.21 μm 。在450 ℃，应变速率5 ×10-4 s- 1 时原始母材 最大延伸率为 630% ，搅拌摩擦加工后的材料最大延伸率为 405% ，说明晶粒尺寸与超塑性性能没有线性关系。超塑性 变形机制主要是晶界滑移，孪生对变形也有一定影响。断裂机制是晶间微小空洞的形成、长大和连接。 关键词：搅拌摩擦加工；AZ31 镁合金；超塑性 + 中图法分类号：TG146.2 2 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2016)07- 1855-06 镁合金因其密度低、可再生、比强度和比刚度高等 表 1 AZ31 镁合金的化学成分 [1] Table 1 Chemical compositions of AZ31 magnesium 优点，在航空航天、汽车、电子等行业得到广泛应用 。 alloy (ω/%) 但由于其密排六方晶体结构，镁合金室温下塑性变形能 Al Zn Mn Si Fe Cu Mg 力较差，而Mg-Al-Zn 系镁合金在高温下表现出良好的 2.7 0.9 0.4 0.01 0.004 0.01 Bal. [2-7] [8] 塑性 ，一般认为，晶粒细小是获得超塑性的前提 ， 搅拌摩擦加工（Friction Stir Processing ，FSP ）技术因 用钢刷将板材表面刷干净，用夹具将其紧压在垫板上， 其显著的晶粒细化能力得到关注。FSP 是在搅拌摩擦焊 并保持工件与搅拌头纵轴垂直，加工过程中控制轴肩 (Friction Stir Welding ，FSW) 的基础上发展起来的一种 压入工件表面深度约为0.2 mm 。实验中选取7 组旋转 新型固态加工技术，利用搅拌头造成加工区域材料的剧 速度(r/min)/ 前进速度(mm/min) 进行加工，分别为 烈塑性变形、混合、破碎，实现材料微观组织的细化、 475/118 、600/118 、750/150 、750/60 、750/30 、950/118 、 [9- 13] 1500/118。在垂直于加工方向的横截面上制取金相试 均匀化和致密化 。在材料加工过程中采用冷却手段， [14] 样，腐蚀剂为5 g 苦味酸+5 mL 乙酸+90 mL 乙醇+10 能在一定程度上抑制晶粒长大，得到更细的组织 。所 以在冷却介质中FSP ，能在搅拌区(Stir Zone ，SZ)得到 mL 蒸馏水，用OLYCIA m3 金相显微镜观察显微组织， 更细的组织[15, 16] 。目前，国内外