温度对 AZ80镁合金高温拉伸变形行为的影响.pdf

第 卷 第 期 年 月 f畅 r畅 温度对 AZ80 镁合金高温拉伸变形行为的影响 刘运腾 ， 詹成伟， 周吉学， 唐守秋， 姜利坤 （山东省科学院 新材料研究所，山东 济南 ；山东省粘结材料重点实验室，山东 济南 ） 摘要：通过高温拉伸试验，研究了 镁合金在 、变形速率 条件下的高温变形行为。 结果表明，在不同温度 下， 镁合金的高温拉伸应力- 应变曲线均出现峰值，峰值应力随变形温度的升高而减小，而塑性随着变形温度的升高，先升高后 降低。 结合微观组织和断口形貌可以得出， 镁合金在 下具有最好的变形能力。 关键词： 镁合金；高温拉伸；温度；变形 中图分类号：TG146 2 文献标志码：A 文章编号：0254- 6051（2014）03- 0057- 04 Effect of temperature on high temperature tensile deformation behavior of AZ80 magnesium alloy ， ， ， ， （ ， ， ， ； ， ， ） Abstract： - ， - ， Key words： ； ； ； 收稿日期：- - 基金项目：山东省自然科学基金（） 作者简介：刘运腾（），男，副研究员，主要从事镁合金塑性成形研 究工 作， 发 表 论 文 余 篇， 联 系 电 话：- ， - ： doi：10 13251 j issn 0254- 6051 2014 03 013 镁合金具有密度小，比强度、比刚度高，阻尼性和 导热性好，电磁屏蔽性能强，易回收等优点，受到人们 的关注，被誉为“ 世纪的绿色工程结构材料”。 按成 形工艺，镁合金可以分为铸造镁合金和变形镁合金。 通过塑性变形和热处理工艺相结合，变形镁合金可获 得比铸造镁合金更高的强度和优良的延展性。 由于镁 合金为密排六方晶体结构，室温下只有一个滑移面 （）和 个滑移方向，在外力作用下，由于晶粒间 变形协调能力不足，因而宏观表现为镁合金塑性差，变 形困难。 目前，变形镁合金的成形方式一般为热加工， 近些年才成为金属领域研究热点的镁合金热变形及相 关基础研究尚不深 - ，而商用镁合金缺乏相应的研 究，限制了其产品的多样化和生产效率。 因此，研究商 业镁合金高温变形时的流变应力变化规律，对商业镁 合金及其相关产品的研制、开发、生产工艺的优化，产 品质量和生产效率的提高都有着非常重要的意义。 本文采用高温拉伸试验，研究了不同温度下 镁合金高温拉伸过程中流变应力的特征，并对微观组 织和断口进行了分析，为 镁合金热加工工艺的 合理制定提供参考。 试验材料与方法 本试验中采用的 镁合金铸锭为原始态，未 经过任何处理。 其化学成分（质量分数，）为 、 、 、 、 、 、 、 、其余 。 通过线切割从镁合金铸锭上截取片状拉伸试样。 高温拉伸试验在 - 试验机上进行，加热 设备为 - 型高温试验炉，采用 组热电偶实行 上中下 段自动控制，温差小于 。 试样在炉内加 热至指定温度后保温 开始拉伸。 拉伸温度为： 、 和 ；拉伸速度为 。 通过拉伸试验获得应力- 应变（ - ）曲线。 试样拉断后， 迅速取下水冷，以保持高温条件下试样的组织形貌。 试验结果与分析 2 1 变形温度对应力应变曲线的影响 镁合金在变形温度 ，拉伸速度 l 第 卷 条件下，实测应力- 应变曲线如图 所示。 由图 可以看出： 图 不同温度下 镁合金高温拉伸应力- 应变曲线 - ） 试验所用 镁合金在不同温度下的流变应 图 不同温度下 镁合金高温拉伸后的显微组织 （） ； （） ； （） ； （） 力均是先随应变量的增加而增加，达到峰值后，逐渐趋 于稳定，最后断裂失效。 整个过程分为以下几个阶段： 材料的流变应力在拉伸初期，随变形量的增加，呈现 明显的加工硬化趋势，这一阶段加工硬化占主导，随着 应变增加，位错密度不断增大储能增高；随着变形程 度的进一步增加，加工硬化被动态回复和再结晶的软 化过程所抵消，流变应力增加减小，达到峰值应力后变 化平缓，这一阶段，加工硬化和动态再结晶软化达到动 态平衡，因而流变应力趋于稳定；随着变形的增加， 拉伸试样出现颈缩，变形集中在颈缩区，试件的截面积 急剧减小，最后试样断裂。 ） 流变应力随着变形温度的升高而降低，因为随 着温度的升高，热激活过程增强，原子间的动能增大， 原子间的临界切应力减弱；同时，随着温度的升高，动 态回复和再结晶引起的软化程度增大，由此导致镁合 金的应力水平下降。 ） 伸长率随着变形温度的升高，先增加后减少。 这是因为随着温度的提高，镁合金非基面滑移系开动， 变形协调能力增强；同时，晶界处原子的扩散能力增 强，使得塞积的位错通过攀移来缓解。 上述两方面原 因，使得镁合金在高温下发生软化，伸长率得到提高。 随着温度的进一步升高，达到 时， 镁合金 试样表面失去了原有的金属光泽，并出现了少量黑色 点状物，表明 镁合金开始氧化，因此，伸长率开 始下降。 升温到 保温 时， 镁合金 完全燃烧，产物为粉末状。 2 2 变形温度对微观组织的影响 图 为不同温度拉伸后试样的微观组织形貌，可 以看出， 变形后， 组织仍呈典型树枝状的 铸造组织，晶粒较大， - 相呈网状分布； 变形后，相数量有所减少，树枝状的平均晶粒尺寸显 著降低，说明拉伸变形过程中，部分 相溶入镁合金 基体，同时，变形过程中发生了动态回复和再结晶，由 于晶界上的 相开始软化，不能起到钉扎晶界 和抑制高温晶界的转动作用，导致镁合金的应力水平 大幅度下降。 变形后，网状分布的 - 相 第 期刘运腾，等：温度对 镁合金高温拉伸变形行为的影响 l 几乎消失，大部分溶入镁合金基体，因此，镁合金变形 的应力水平进一步降低。 变形后，材料的微观 组织没有进一步明显的变化，对应的应力水平也没有 显著降低，说明 时，材料的应力水平已经降低到 一个相对稳定的阶段。 变形时，材料的伸长率 较 时有明显的降低，其原因可能是随着温度升 高，晶界被弱化，断裂方式开始向高温脆性断裂过渡。 2 3 变形温度对材料断口形貌的影响 图 是不同温度下 镁合金拉伸断口形貌， 可以看出， 下拉伸后的断口形貌以韧窝为主，主 要为穿晶韧性断裂；随着温度增加，韧窝直径和深度都 显著变大，因而， 镁合金的塑性得到显著提升。 图 是较高温度下 镁合金拉伸局部断口形 貌，可以看出， 和 下，镁合金断裂时，局部 图 不同温度下 镁合金高温拉伸断口形貌 （） ； （） ； （） ； （） 图 较高温度下 镁合金拉伸断口形貌 （） ； （） 断口被拉成纤维状，并且 时纤维更细小，这表明 高温下 镁合金晶粒具有更好的变形能力。 结合 图 中 下被拉成纤维状的晶粒数量远远多于 的情况，表明 时，镁合金的断裂方式由韧 性断裂向脆性断裂过渡。 结合图 可以得出 下 镁合金的变形能力最好。 结论 ） 不同温度条件下， 镁合金高温拉伸后的 应力- 应变曲线均出现峰值，峰值应力随变形温度的升 高而减小，塑性变形能力随变形温度的升高，先升高后 降低。 ） 变形过程中发生了动态回复和再结晶，晶粒均 匀细化，高温下网状分布的 - 相几乎消失，大 部分溶入镁合金基体中。 ） 断口形貌以韧窝为主，主要为穿晶韧性断裂；随 着温度升高，韧窝尺寸变大，塑性提高。 而变形温度达 到 时，镁合金的断裂方式开始向脆性断裂过渡。 因此， 镁合金在 下的拉伸变形能力最好。 第 卷 第 期 年 月 f畅 r畅 控冷工艺对不同 Mo 含量无碳化物贝氏体 马氏体钢组织与性能的影响 韩振宇 （攀钢集团研究院有限公司 钒钛资源综合利用国家重点实验室，四川 攀枝花 ） 摘要：采用力学试验机、光学显微镜及透射电镜研究了轧后不同冷却工艺对不同 含量的无碳化物贝氏体马氏体复相钢组织与性 能的影响。 结果表明，空冷条件下，不同 含量钢均获得了包含贝氏体铁素体、少量先共析铁素体和微量马氏体的组织，随 含 量提高，强硬度及冲击性能显著提高， 在钢中抑制先共析铁素体析出、细化晶粒作用显著。 对试验钢轧后施加 冷却，其 组织为极细贝氏体铁素体片和交替分布的不连续残留奥氏体薄膜、细小 - 岛以及少量孪晶马氏体，且无论钢中 含量高低，均 获得了更高的强硬度及适中的韧塑性，综合性能良好。 关键词： 控冷工艺； 含量；无碳化物贝氏体 马氏体钢；组织；性能 中图分类号：TG142 1 文献标志码：A 文章编号：0254- 6051（2014）03- 0060- 05 参考文献： 肖 寒， 张士宏， 卢德宏， 等温度对 镁合金型材温热弯曲成 形精度的影响材料热处理学报， ， （）： - 郭 强， 严红革， 陈 振， 等铸态 镁合金高温热变形行为研 究塑性工程学报， ， （）： - 李淑波， 邹志文， 吴 昆， 等 镁合金高温压缩过程中的微 观组织演变中国有色金属学报， ， （）： - 潘 娜， 卫英慧， 侯利锋， 等 镁合金高温氧化过程材料 热处理学报， ， （）： - 耿义海， 李保成， 张晓芳， 等 变形镁合金高温变形流变应力 分析热加工工艺， （）： - 王孟君， 姜海涛， 任 杰， 等 镁合金高温拉伸变形行为的 研究金属热处理， ， （）： - 张艳姝， 曾志朋， 金泉林镁合金 的热变形力学行为与微 观组织演化规律的试验研究金属热处理， ， （）： - 钟 皓， 张 慧， 翁文凭， 等热挤压工艺对 镁合金组织与力 学性能的影响金属热处理， ， （）： - Effects of controlled cooling process on microstructure and properties of carbide- free bainite martensite steel with different Mo contents （ ， ， ， ， ） Abstract： - ， ， ， ， ， ， - ， ， - ， Key words： ； ； - ； ； 能显著推迟珠光体转变，使钢的连续转变 （）曲线上下分离，出现类似河湾的两个“”形曲 收稿日期：- - 作者简介：韩振宇（），男，工程师，主要从事钢轨新产品开发及在 线热处理技术研究，联系电话