维普资讯 http://www.cqvip.com 第２０卷第２期 重 庆 工 学 院 学 报 ２００６年２月 Ｖ０１．２０ Ｎｏ．２ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｏｎｇｑｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏ】 Ｆｅｂ．２ｏｏ６ 【材料科学】 ＡＺ３１镁合金热变形规律的研究‘ 黄光杰，赵国丹 （重庆大学材料科学与工程学院，重庆４０００４５） 摘耍：利用等温压缩试验方法，研究了ＡＺ３１镁合金在应变速率为０．００１～ｌｓ～，变形温度为４７３Ｋ 一６２３Ｋ的条件下的变形行为．动态再结晶是该试验条件下晶粒细化的主要机制，通过分析显微组 织的变化来研究动态再结晶的机制，同时研究孪晶对再结晶机制的影响． 关键词：镁合金；热变形；动态再结晶；加工应变速率 中围分类号：ＴＧ１６６．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－０９２４（２００６）０２－ＯＯ６Ｏ－０５ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｆｏｒ ＡＺ３ １ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ａｌｌｏｙ ｉｎ Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ＨＵＡＮＧ Ｇｕａｎｇ－ｊｉｅ，ＺＨＡＯ Ｇｕｏ—ｄａｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｓｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００４５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ＡＺ３ １ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｔｔｏｙ ｂｙ ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ４７３Ｋ￣６２３Ｋ ａｔ０．００１—１ Ｓ～ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ．Ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉ－ ｚａｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｍａｉｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｒｅｓｐｏｎｓｉｂｌｅ ｆｏｒ ｇｒａｉｎ ｅｒｆｉｎｅｍｅｎｔ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａ· ｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏ—ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｓ ｈｔｅ ｅｆｆｅｃｔ ｆｏ ｔｗｉｎｎｉｎｇ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｎ ｒｅｃｒｙｓｔａＵｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ；ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ；ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｔｒａｉｎｉｎｇ ｒａｔｅ ０引言 限，大多数镁合金产品是通过压铸方式而不是通 过塑性变形方式加工的．因此，迄今为止镁合金的 热加工是金属加工的一种重要加工方法．在 应用很有限，所以改善镁合金的成型性能是很有 金属热加工过程中，诸如加工硬化、动态回复、动 必要的． 态再结晶等现象几乎同时存在．尤其是动态再结 涉及镁合金热变形的研究较少［１ 】．镁合金 晶可以使晶粒细化和变形抗力降低． 高温下的特性还未完全为人所知，加工性能差的 镁是最轻的金属结构材料．镁合金具有良好 问题仍未解决．在本文中，重点研究了Ａ２３ｌ镁合 的性能并在汽车、电子、航空等方面有着广泛应 金在较高温度下压缩变形行为，观察了流变应力 用．尽管如此，由于加工性能差及室温下延展性有 和显微组织的变化，研究的结果有益于指导ＡＺ３ｌ ·收稿日期：２００５—１０—１９ 作者简介：黄光杰（Ｉ９６４一），男，重庆江津人，博士，副教授，主要从事材料加工方面的研究． 维普资讯 http://www.cqvip.com 黄光杰，等：ＡＺ３ｌ镁舍金热变形规律的研究 ６Ｉ ∞∞∞∞｛寻∞∞∞的｛己Ｏ 镁合金的工业化生产． 力急剧增加到一个峰值，然后降至一个稳定的值． 峰值应力和峰值应变随温度降低和应变速率的提 １试验 高而提高．对于伴有动态软化过程的热加工来说， 这种流变应力过程是很重要的．尽管如此，在曲线 选择名义成分为Ｍｇ．３ＡＩ－ｌＺｎ的ＡＺ３１镁合金 的形状上存在着明显的不同．在低温（４７３Ｋ）和高 来研究热变形行为．试样标准尺寸为：直径７．６ 应变速率（１ ｓ ）下，流变曲线存在很高的峰值应 ｍｍ，长１１．４ ｍｍ．等温压缩试验的温度范围是４７３ 力和峰值后的少许软化，但在低应变速率下峰值 —６２３ Ｋ，应变速率为０．００１—１ ｓ～，真应变达Ｏ．８． 应力降低并有明显的软化现象出现． 该试验配有电阻炉，可以控制温度变化在±２ Ｋ的 不同变形条件下的实测峰值应力和与之对应 范围内．应力的变化由一台配有自动数据获得系 的应变如表ｌ所示，由表１可知：相同温度下随应 统的电脑监控．变形后，试样立即淬火，以保留热 变速率的增加，峰值应力随之增加；相同应变速率 变形组织．试样经打磨、抛光后在苦味酸里腐蚀并 下，峰值应力随温度升高而降低． 在光学显微镜下观察显微组织． ２．２显微组织的发展．图３和图４显示了不同温 度和应变速率下显微组织的发展，在低温４７３∞∞∞柚∞∞∞的加Ｏ Ｋ ２结论 时，原始粗大晶粒明显被拉长，孪晶呈薄片状存在 于被拉长的晶粒内并彼此交叉，最终终止于晶界 ２．１ 流变应力行为、在不同温度和应变速率下压 处．在 ＝０．００１ ｓ‘。，８＝０．１时，很明显孪晶的形 缩ＡＺ３１镁合金的真应力一真应变曲线如图ｌ和 状是细小的薄片状见图３（ａ）；在８时，薄片的宽度 图２所示．由图１和图２可知，在不同变形条件下 增加，原始粗大的晶界开始出现锯齿状，一些细小 的流变应力曲线是相似的。在等温压缩过程中，应 的再结晶晶粒开始沿晶界行成核，见图３（ｂ）；随应 苫 旨 厶 誊 三 器 苗 羔 芒 ｂ－－， 芑 卜 （ａ）４７３Ｋ 苗 Ｌ 耋 器 铝 已 差 图１ ＡＺ３１镁合金在不同变形条件下的真应力一真应变曲线 维普资讯 http://www.cqvip.com ６２ 重庆工学院学报 变增加，孪晶边界开始扭曲并转变成细小的小角 ，∞∞∞∞加∞∞∞加加０ ‘ｊ平下位错与孪晶交互的可能性增加， １ １ ∞侣幅¨住们８ ６ ４ ２Ｏ ０ Ｏ ０ ０ Ｏ这种交互作 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ． 度晶界亚晶，最终发展成新的动态再结晶晶粒．０． 用可使动态再结晶形核几率增加．在高温时，动态 ｓｉｔｄｉｋｏｖ曾报道过镁合金在中温时在孪晶处动态再 再结晶分数提高，再结晶的“项链”区域变宽 当温 结晶的发生；在￡＝Ｏ．５时，孪晶完全消失，新晶粒 度升至６２３ Ｋ时，动态再结晶晶粒已经粗化，见图 发展成沿晶界的“项链状”结构，见图３（ｃ）．由于 ３（ｄ）．在某些区域，新的动态再结晶晶粒吞并了原 温度低，再结晶区域很窄．在变形温度为５２３ Ｋ及 始晶粒．５７３Ｋ时，显微组织随应变增加而发生的 以上时，非基滑移系统也被激发，位错运动的阻力 变化将在下面进行讨论． 降低，位错的滑移和交滑移也容易发生．低应变水 己 己 ｎ ２ 曩 一 主 ．口 ０ ０ ０ Ｏ加侣侣¨住加８ ６ ４ ２ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ 幻 加∞∞ ∞ 的加 Ｏ ０ ０．２ ０ ４ ０，６ ０．８ Ｏ ０．２ ０，４ ０．６ ０．８ （ａ）ｌ 一 （Ｉ１）Ｏ，１ ｓ＿１ 己 ｎ 锅 嚣 ＾ 墨 王 －口 ０ ０ Ｏ．５ （ｆ１）０，ｏ０１ Ｒ 图２ ＡＺ３１镬舍金在不同应变速率下的真应力应变曲线 表１ ＡＺ３１镁舍全不同压缩变形条件下实测峰值应力值 见图４（ａ）．薄片比４７３ Ｋ时宽大，但数量却明显减 单位：ＭＰａ 少，进一步变形，可发现４７３ Ｋ与５７３ Ｋ时变形孪 晶的形状相似．在￡＝０．５时，可以观察到具有适 中尺寸的更大量的新晶粒的出现，见图４（ｂ）．但 没有一个区域，动态再结晶完全吞并了原始晶粒． 此外，占＝Ｏ．ｏｏ１ ｓ 时动态再结晶范围要比言＝Ｏ．１ ｓ叫和占＝Ｏ．０１ ｓ 时的大一些．观察发现，在４７３ Ｋ 和５７３ Ｋ两个温度下，在晶界和孪晶处有相似的 温度为５７３ Ｋ时，吾＝０．００１ Ｓ～，８＝０．０７，光 显微组织结构，这也就是说动态再结晶晶粒的生 学显微镜显示了被拉长的晶粒和变形挛晶薄片， 长是以相似的方式进行的。 维普资讯 http://www.cqvip.com 董查查！ 镁合金热变形规律的研究 ６３ ２０１￣ｍ （ａ）４７３ｋ，０．００１ ｓ。。， ＝ｏ．１ （ｂ）４７３ｋ，０．００１ ｓ。。． —Ｏ．１３ （ｃ）４７３ｋ，０．０ＯＩ ｓ。。． 一０．５ （ｄ）６２３ｋ，Ｏ．００１ ｓ。。，Ｐ＝Ｏ．５ 图３ ＡＺ３１镁合金等温压缩的光学显微组织 ｍ （ａ）Ｏ．Ｏ０１ｓ ， ０．０Ｉ （ｂ）０．００Ｉｓ～，Ｐ＝０，５ （ｃ）Ｏ．Ｏｌｓ。。， ０．５ （ｄ）（）．１ｓ“，口＝０，５ 图４ ＡＺ３１镁舍金在５７３Ｋ等温压缩的光学显微组织 维普资讯 http://www.cqvip.com ６４ 重庆工学院学报 （上接第２８页） 种辅助功能，明显表现出了有别于现有事故系统 ２）将信息模型和数据库设计的结果转换成 的“信息量大、操作简便”的特点．它的研究开发对 创建关系数据库的表、索引、触发器和存储过程． 于今后此类系统的研发具有实用价值和借鉴意 原型系统采用Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｅｒｖｅｒ Ａｎｙｗｈｅｒｅ数据库管 义．此项技术也必将进一步推动道路交通安全管 理系统创建并管理自创数据库，编译生成的应用 理朝信息化、智能化的方向发展，并最终带来交通 程序通过ＯＤＢＣ接口连接数据库管理系统． 安全管理技术的革命． ３）利用ＰＢ的“数据窗口”技术设计生成了各 种统计报表和统计图，并使用户操作得以极大简 参考文献： 化；对各功能模块进行脚本编写，并对编写好的源 程序进行了单元测试，然后对通过单元测试的模 ［１］ 李一兵．道路交通事故处理系统设计与应用［Ｊ］．公 块进行组装测试。最后编译和生成了应用程序． 路交通科技。２００３，（４）：１０１—１０４． ［２］ 李江．交通事故结案处理专家系统的初步探讨［Ｊ］． 公路交通科技，２０００，（１）：５ｌ一５４． ．５结束语 ［３］Ｄａｖｉｓ Ｍ。施伯乐Ｋ，顾宁，等．数据库处理——基础、 设计与实现［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００１． 通过对多用户针对多样本的交通事故数据信 ［４］Ｌａｎｓｄａｌｅ Ｍ．Ｎｅｗ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｉｎｇ Ｒｕｌｅｓ ｆｒｏｍ 息的管理和统计分析，原型系统很好地实现了数 Ｅｘａｍｐｌｅｓ［Ｊ］．Ｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｓｔｕｄｉｅｓ，１９９２，１７：１２７— 据维护、事故信息综合查询、统计与报表等预期功 １４３． 能，支持全面的交通事故信息统计分析，这样便于 揭示交通事故的内在规律，且支持事故处理等多 （责任编辑刘舸）
