（材料学专业论文）az31b镁合金板材热轧变形行为研究.pdf

中南大学硕士学位论文摘要 摘要 本文借助物理模拟和数值模拟技术，采用g l e e b l e 1 5 0 0 热模拟实验机和 m a r c 有限元分析软件，对a z 3 1 b 镁合金热塑性变形行为进行了研究。 本文以a z 3 1 b 镁合金高温等温压缩变形的真应力一真应变曲线的特征分 析为基础，研究了变形温度、变形速度对流变应力的影响规律，建立了a z 3 1 b 镁合金流变应力本构方程；利用热力耦合弹塑性有限元法对合金的轧制过程 进行了数值模拟分析；并对a z 3 i b 镁合金多道次热轧变形进行了实验模拟。 得出以下结论： 1 a z 3 i b 镁合金在变形温度为2 0 0 5 0 0 、应变速率为0 0 1 - - 1 0s - ! 范围内变 形时的真应力一真应变曲线为动态再结晶型，流变应力随变形温度的升高 和变形速率的降低而减小。该合金高温变形时的本构方程为： ， lz 、志rz 、志刊 弘丽2 7 8 2 i n l l 丽55 5 x 1 0j+ 队丽5 51 0 ) + 1l o 0 2 2 7 8 2 l 1 z il5 1 z 7li 【 lj j 其中，z 哦x p ( 芈) 2 对a z 3 1 b 镁合金在热压缩变形过程中的组织演变进行了观察，发现热变形 过程的动态再结晶是主要的应变软化机制。a z 3 l b 镁合金在变形温度3 0 0 时开始发生动态再结晶，温度升高或应变速率降低有利于再结晶的加快 和再结晶晶粒的长大。 3 二维有限元模拟研究结果表明：a z 3 1 b 镁合金板材从表面到心部，在一定 厚度范围内出现明显的温度梯度；在整个轧制过程中a z 3 1 b 板材内部节点 的温度变化缓慢，而板材表面节点的温度变化较为剧烈。轧制完成后，表 面温度最低点为4 0 0 ，心部温度为4 6 0 左右。轧制变形区内拉、压应力 的转折处约为板材厚度的i 4 处。最大拉应力分布在板材中心位置，最大压 应力分布在板材表面。轧制过程最大应变均发生在板材的次表面，从次表 面至板材中心部，塑性应变依次降低，最小等效应变发生在板材中心部芯 部。其结果与实验情况吻合较好。 4 本文对a z 31 b 镁合金热轧过程进行三维模拟，由于研究条件限制，三维轧 制过程仅进行了四个道次的有限元模拟。对轧制过程中板材成形规律进行 了分析，对板材温度和轧制速度对变形的影响进行模拟。结果表明，适当 提高轧制温度可以减轻变形不均匀性并降低温升；提高变形速度使温升加 中南大学硕士学位论文 摘要 剧。 5 在g l e e b l e 1 5 0 0 热模拟机上，对a z 3 1 b 镁合金多道次热轧进行实验模拟。经 流变应力分析发现，a z 31 b 镁合金在多道次热轧变形过程中流变应力表现 出加工硬化应变软化二次加工硬化的特征。 关键词a z 31 b 镁合金，热变形，显微组织，数值模拟 l l 中南大学硕士学位论文 a b s t r a c t a bs t r a c t i nt h ed i s s e r t a t i o n ，h o td e f o r m a t i o nb e h a v i o r so fa z 3lbm a g n e s i u ma l l o y h a v e b e e ne x t e n s i v e l y i n v e s t i g a t e d w i t h p h y s i c a l a n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n t e c h n i q u e s t r u es t r e s s - s t r a i nb e h a v i o r sw e r ei n v e s t i g a t e db yh o tc o m p r e s s i v et e s t i n go n g l e e b l e 一15 0 0t h e r m a ls i m u l a t o ra tt e m p e r a t u r er a n g eo f2 5 0t o5 0 0 w i t hs t r a i n r a t ev a r y i n gf r o m0 o1t o10s 1 1 1 er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nf l o ws t r e s s ，s t r a i nr a t e a n dd e f o r m a t i o nt e m p e r a t u r ew e r ea n a l y z e d t h ec o u p l e dt h e r m o m e c h a n i c a l s i m u l a t i o na n a l y s i so fr o l l i n gf o rt h ea l l o yw a sd o n eb yu s i n ge l a s t i c p l a s t i cf i n i t e e l e m e n tm e t h o do nt h es o f t w a r ep l a t f o r mo fm s c m 协r c t h er e s u l t sa r ea s f o l l o w s ： 1 t m es t r e s s - s t r a i nb e h a v i o ro ft l l ea l l o ya td i f f e r e n ts t r a i nr a t ea n dt e m p e r a t u r e i sc h a r a c t e r i s t i ca sd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o n a n dt h ef l o ws t r e s sd e c r e a s e s w i t ht h ei n c r e a s eo ft e m p e r a t u r e w h i l ei n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s e sw i t hs t r a i n r a t e t h ec o n s t i t u t i v e e q u a t i o ne s t a b l i s h e db yz e n e r - h o l l o m op a r a m e t e r m e t h o da r e ： 弘志0022782n(赤5 1 0 仃= l n i _ ii 5 5 比 w h e r e ，z 哦姒攀笋) + ( 赤刘l 2 m i c r o s t r u c t u r ee v o l u t i o no fa z 3 1bm a g n e s i u ma l l o yd u r i n gh o t c o m p r e s s i v e d e f o r m a t i o nw a so b s e r v e d t h er e s u l t ss h o wt h a t ，d y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o nw a s t h em a i ns t r a i n s o f t e n i n g m e c h a n i s md u r i n gh o td e f o r m a t i o n d y n a m i c r e c r y s t a l l i z a t i o no fa z 3 1b m a g n e s i u ma l l o ys t a r ta tt h et e m p e r a t u r eo f3 0 0 i n c r e a s eo ft e m p e r a t u r eo rd e c r e a s eo fs t r a i nr a t ei sb e n e f i t sf o rd y n a m i c r e c r y s t a l l i z a t i o no rc o u r s e no fd y n a m i cr e c r y s t a l l i z a t i o ng r a i n s 3 t h e r ei so b v i o u st e m p e r a t u r eg r a d i c e n tf r o ms u r f a c et oc e n t r eo ft h ew o r k p i e c e w i t h i nac e r t a i nd e p t h a n dt h es u r f a c et e m p e r a t u r ec h a n g e ss h a r p l yd u r i n gt h e r o l l i n gp r o c e s s ，w h i l et h ec e n t e rt e m p e r a t u r ec h a n g e sl i t t l e a f t e rr o l l i n g ，t h e s u r f a c et e m p e r a t u r ei s4 0 0 ，w h i l et h et e m p e r a t u r eo fc e n t e ri s4 6 0 m a x i m u mc o m p r e s s i v es t r e s sa n dm a x i m u mt e n s i l es t r e s so c c u r ri nt h es u r f a c e i i i 一33一龇一5 一、_ 、 中南大学硕士学位论文a b s t i 乙c t a n dc e n t e ri nt h ed e f o r m i n gr e g i o n d u r i n gt h er o l l i n gp r o c e s s ，s t r a i no f s e c o n d a r ys u r f a c el a y e ri sb i g g e s t t h ee q u i v a l e n ts t r a i ng r a d u a l l yd e c r e a s e s f r o ms e c o n d a r ys u r f a c et ot h ec e n t e r , a n dt h es m a l l e s te q u i v a l e n ts t r a i no c c u r r e s i nt h ec e n t e r t h es i m u l a t e dr e s u l t ss h o was a t i s f a c t o r yc o i n c i d e n c ew i t ht h e i n d u s t r i a lm e a s u r e dd a t a 4 i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h r e e - d i m e n s i o n a ls i m u l a t i o no f r o l l i n gf o r t h ea z 3 1ba l l o y w a sd o n eb yu s i n gf m i t ee l e m e n tm e t h o d a st h es t u d yi sl i m i t e db yc o n d i t i o n s ， t h r e e d i m e n s i o n a lr o l l i n gp r o c e s s e sw e r es i m u l a t e do n l yf o u rp a s s e s f o r m i n g l a wo fr o l l i n gp r o c e s so fa z 31bm a g n e s i u ma l l o yw a ss i m u l a t e db yf i n i t e e l e m e n tm e t h o d t h ee f f e c to fp r o c e s sp a r a m e t e r s ，i n c l u d i n gt h ed e f o r m a t i o n t e m p e r a t u r ea n dt h e d e f o r m a t i o n v e l o c i t y o nt h e e q u i v a l e n ts t r e s s ，t h e e q u i v a l e n ts t r a i n ，t h et e m p e r a t u r er a i s ed u r i n gr o l l i n gd e f o r m a t i o nh a sb e e n s t u d i e db yn u m e r i c a ls i m u l a t i o n 5 t h ee x p e r i m e n ts i m u l a t i o no f m u l t i p a s sh o tr o l l i n go fa z 3 1bm a g n e s i u m a l l o y w a sd o n eb yg l e e b l e - 15 0 0t h e r m a lm e c h a n i c a ls i m u l a t o r b yf l o ws t r e s s a n a l y s i s ，t h ef l o ws t r e s so fa z 3 1bm a g n e s i u ma l l o yi nt h em u l t i p a s sh o t r o l l i n gp r o c e s ss h o w sw o r kh a r d e n i n gs t a g e - s o f t e n i n gs t a g e t h es e c o n d w o r k h a r d e n i n gc h a r a c t e r i s t i c s k e yw o r d sa z 31bm a g n e s i u m a l l o y , h o td e f o r m a t i o n ，m i c r o s t r u c t u r e e v o l u t i o n ，n u m e r i c a ls i m u l a t i o n i v 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 1 1 镁及镁合金 第一章文献综述 1 1 1 镁及镁合金概述 镁是自然界中分布最广的元素之一，居第八位。镁是第1 i 族金属元素，银白色，2 5 下的比重为1 7 4g c m 3 ，是一种轻有色金属。纯镁具有密排六方结构，2 5 。c 1 对，a - - o 3 2 0 2n n l ， c - - o 5 1 9 9n m ，c a = 1 6 2 3 5 ；配位数等于1 2 时，原子半径为0 1 6 2n n l 。镁的主要物理性能如 表1 1 所示。 表1 1 纯镁的主要物理性能 t a b l el - 1s o m eb a s i cp h y s i c a lp r o p e r t i e so fu n a l l o y e dm a g n e s i u m 镁合金是目前在工业上使用的结构材料中最轻的，其密度约是锌的1 4 ，钢的1 5 ，铝 合金的2 3 。应用在工程中可大大减轻结构件重量。同时，镁合金具有高的比强度和比刚度， 尺寸稳定性高，阻尼减震性能好，较好的机械强度、抗冲击性，而且不易磨损。此外，镁 合金具有良好耐腐蚀性，优良的散热性、导热性、电磁屏蔽性和可回收性，质感高雅，非 常适合在3 c 产品上的应用1 1 , 2 】。 1 1 2 镁合金的分类和合金系 镁合金根据成型方法不同主要分为铸造镁合金与变形镁合金两大类【3 羽。前者主要通过 铸造的生产方式获得镁合金产品。传统的铸造工艺比较成熟，近年来，铸造领域中一些新 的生产工艺和技术，如压力铸造技术、半固态成型技术以及最新的t h i x o m o l d i n g 专利技术 都被用来开发新型镁合金材料，并取得了很大的发展和应用。与铸造镁合金相比，变形镁 合金材料更具有发展前途与潜力，通过变形可以生产尺寸多样的板、棒、管、型材及锻件 产品，并且可以通过材料组织结构的控制，热处理工艺的应用，获得比铸造镁合金材料更 高的强度、更好的延展性、更多样化的力学性能，从而满足更多样的结构件的需求。因此， 研究与开发新型变形镁合金，开发变形镁合金生产新工艺，生产高质量的变形镁合金产品， 是国际镁协会所提出的关于发展镁合金材料最重要、最具挑战性且最长远的目标和计划。 镁合金的合金系主要有m g - a i 系、m g z n 系、m g m n 系、m g r e 系、m g - t h 系和 m g l i 系等合金系。其中变形镁合金的合金系有：m g - m n 系、m g a i z n 系、m g z n z r 系、 m g l i 系、m g t h 系、m g m n - r e 系、m g z n z r - r e 系、m g a i ，r e 系、m g z n l 也系和 m g r e 系等。主要变形镁合金的成分如下表1 2 ： l 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 表1 - 2 常见变形镁合金的牌号和化学成分 t a b l e1 - 2n o m i n a lc o m p o s i t i o na n db r a n do fc o m m o nw r o u g h t m a g n e s i u ma l l o y s 变形镁合金可以通过挤、轧、拉拔、锻造等塑性成形加工方法制成板、带、棒、管材 及锻件、模锻件等满足实际的需要，因此变形镁合金必须有良好的塑性，同时还要考虑其 强度、耐蚀性及高温性能。在变形镁合金中，常用的变形镁合金系是m g a 1 z n ( a z ) 系与 m g - z n - z r ( z k ) 系。 m g a 1 z n 系变形合金一般属于中等强度塑性较高的变形材料，能够进行热处理强化， 并有良好的铸造性能，但耐蚀性较差，耐热性和屈服强度，也不够高( 1 5 0 , - - 2 5 0m p a ) ， 抗拉强度o r b 与：相差很大，约1 0 0m p a 。一般加入m n 以提高其耐蚀性。 m g z n z r 系合金具有高的强度、良好的塑性及耐蚀性，如z k 6 0 的，为2 5 0 , - , 3 0 0m p a ， 同时与c r b 相差不大，约5 0m p a ，属于高强变形镁合金。但其变形能力不如m g a i 系合金， 一般采用挤压工艺生产。 m g a i z n 系和m g z n z r 系合金的共同缺点是：高温性能差，工作温度一般不能超过1 5 0 o c 。m g r e 系变形镁合金由于生成镁稀土强化耐热相，能够满足高温使用条件的要求。 m g m n 系合金有良好的耐蚀性能和最好的焊接性，但强度不高，为1 4 0 - - 2 0 0m p a ，c r h 为 2 4 m 之8 0m p a 。 m g l i 系合金是轻合金材料中最轻的一种，其比重比一般镁合金小1 5 2 5 ，而比强度 比常用镁合金高，并有良好的冷热变形能力，是发展高强和超轻合金的一个重要合金系。 如美国的l a l 4 1 a 合金是工业上应用的比重最低的金属结构材料，比刚度仅次于铍，塑性 加工性能在镁合金中是最好的，其冷变形率可达5 0 以上，韧性好，焊接性好。 2 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 1 1 3 镁合金的应用与发展 镁合金以其独特的优异性能资源的丰富，使得其应用领域不断扩大，世界镁及镁合金 的消费量呈不断增长的趋势。镁可以应用的领域十分广泛1 4 1 ，但目前其主要的消费是作为 铝合金化的添加剂，因此镁合金的开发和应用还具有很大的发展潜力。 镁合金已经广泛应用于航空航天、汽车、3 c 、体育器材等领域，这些镁合金部件降低 了产品的重量，节省了能源，提高了使用性能和可回收性。目前变形镁合金主要用途见表 1 3 1 2 7 1 。 表1 - 3 变形镁合金的主要用途 t a b l e1 - 3b a s i ca p p l i c a t i o no fw r o u g h tm a g n e s i u ma l l o y 近年来，全球温室化导致了汽车朝着轻量化的方向发展，镁合金作为铁和铝合金的替 代材料从而使镁合金零件的需求剧增 6 1 。西方发达国家十分重视变形镁合金的研究与开发， 其变形镁合金材料开始向系列化发展，产品应用领域不断扩展，高性能材料不断在航天航 空、国防军工等高技术领域中实用。其中美国的变形镁合金材料体系最为完备，合金系列 有m g - a 1 、m g z n 和m g r e ( 稀土) 三大类，可以加工成板、棒、型材和锻件，并且开发 出了快速凝固高性能变形镁合金和镁基复合材料。美国与世界最大的镁生产企业挪威 n o v s kh y d r o 公司签定了长期合作关系，以保证在2 l 世纪前期镁原料和镁产品的充足稳定 的供应。日本1 9 9 9 年由教育部、科技部、体育部和文化部共同组织实施历时四年的“p l a t f o r m s c i e n c ea n dt e c h n o l o g yf o r a d v a n c e dm a g n e s i u ma l l o y ，着重研究镁合金的新合金、新加工 3 中南大学硕士学位论文 第一章文献综述 工艺，以开发出高强变形镁合金材料和可冷压加工的镁合金板材。英国开发出m g a 1 b 挤 压镁合金用于m a g n o x 核反应堆燃料罐，以色列最近也研制出用于航天飞行器上兼具优良 力学性能和耐蚀性能的变形镁合金【7 - 9 1 。 。 我国变形镁合金材料的研制与开发处于起步阶段，缺少高性能镁合金板、棒、型材， 国防军工、航天航空的大量高性能镁合金材料依靠进口，民用产品尚未进行大力开发，商 业化的变形镁合金产品很少，因此，研究开发出性能优良、规格多样的变形镁合金材料十 分重要。 1 2a z 31 变形镁合金的研究现状 a z 3 1 镁合金具有较好的室温强度，良好的延展性以及优良的抗大气腐蚀能力，是目 前研究和应用最广泛的变形镁合金【1 1 1 5 】。下面重点介绍a z 3 1 镁合金的研究现状。 1 2 1a z 3 1 变形镁合金中合金元素及影响 ( 1 ) 铝 a 1 作为主要合金元素，通过固溶强化和形成沉淀析出相，提高a z 3 l 镁合金的强度和 耐蚀性，降低合金的塑性1 1 6 1 。根据m g a i 二元相图，平衡结晶时，4 3 7 发生共晶反应： l - - a ( m g ) + p ( m g l 7 a l l 2 ) ，共晶点含3 2 3 a 1 ，共晶温度时，a l 在m g 中溶解度为1 2 7 。随 温度下降溶解度降低，至1 0 0 时降为2 。当砧含量小于1 0 时，随着触含量增加， m g 合金的液相线及固相线温度均降低，m g 合金的抗拉强度提高；伸长率则随着舢含量 增加先是提高然后下降。当a 1 含量大于4 时，m g - a 1 合金的耐腐蚀性能迅速提高；另外， 砧对镁合金有最高的应力腐蚀敏感性，且敏感性随着舢含量的增加而增加，m g 合金中 m 含量在门槛值( 0 1 5 2 5 ) 之上将导致s c c ，在6 a 1 时影响达到最大。 ( 2 ) 锌1 1 7 , 1 8 z n 可以提高铸件的抗蠕变性能。根据m g z n 二元相图，平衡结晶时，3 4 0 发生共 晶反应：l _ a - m g + m g t z n 3 。m 9 7 z n 3 属于介稳定相，随后冷却过程中分解为a m g + m g z n 。 共晶点含5 1 2 z n ，共晶温度时，z n 在m g 中的溶解度为6 2 。随温度降低，其固溶度 随温度的降低而显著减少，至1 0 0 时降为2 以下。 当z n 含量较小时( w z n 1 时) ，z n 在m g 中的作用一方面表现为自身的固溶强化， 另一方面，少量的z n 还可以增加砧在m g 中的溶解度，提高灿的固溶强化作用。z n 含 量大于2 5 时则对合金的防腐性能有负面的影响，原则上z n 含量一般控制在2 以下。 在m g - a i - z n 合金中，铝锌比是值得重视的一个参数。通过改变础、z n 含量比例， 对m g a i z n 合金进行力学性能测试后得出，当砧质量分数较低( 8 ) 时，随着z l l 含量增加， 抗拉强度降低，伸长率提高。为了获得具有良好综合力学性能的合金，舢、z n 含量应有合 4 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 适的比例。 有人研究了不同z i l 、a l 含量对m g a i z n 合金铸造性能的影响，如图1 1 所示。图中 对应的3 个区域为可铸造区、热裂区和脆性区。当z n 质量分数很小( 1 ) 时，m g a i z n 合金处于可铸造区，随着z n 含量增加，进入热裂区，该热裂区随a l 含量不同而变化；当 z n 含量进一步增加时，进入可铸造区和脆性区。因此，要保证m g a 1 - z n 合金具有良好的 铸造性能，a i 、z n 含量应有一个合适的比例。 q - 盘嚣 il o 扛t 埘 图l - 1 z n 舍量对m g 合金铸造性能的影响 f i g 1 1e f f e c to f z nc o n t e n to nc a s t i n gp r o p e r t y ( 3 ) 锰 m r s 通过除去铁及其他重金属元素避免生成有害的晶间化合物来提高a z 3 1 镁合金的 耐腐蚀性能，在熔炼过程中部分有害的金属问化合物会分离出来，因此，一般用于耐腐蚀 性场合的镁铝合金中都含有一定量的m n 。此外，m n 还可以细化晶粒，提高可焊性【1 7 , 1 9 。 ( 4 ) 镍，铁，钴 镍，铁，钻三种元素在镁中的固溶度很小，在其浓度( 质量分数) 小于0 2 时就对 m g 耐蚀性产生非常有害的影响，加速了m g 的腐蚀。因为镁和与氢的非平衡电位接近的 金属( 如f e ，n i ，c u ，c o 等) 会构成很大的阴极，具有较大的负差效应，镁合金将发生 严重的电解腐蚀。n i 是对镁合金耐蚀性非常有害的杂质元素。n i 在镁合金中固溶度很小， 常与镁形成m g a n i 等金属间化合物，以网状形式分布于晶界，降低了镁的耐蚀性能。为了 保证a z 31 镁合金的抗蚀性，f e 含量不得超过0 0 0 5 ，n i 含量不得超过0 0 0 5 i i 引。 1 2 2a z 31 变形镁合金性能研究现状 1 2 2 1a z 3 1 镁合金典型室温力学性能 a z 3 1 镁合金具有良好的强度和延展性，可以轧制成薄板、厚板，挤压成棒材、管材、 型材，加工成锻件，是一种重要的商用镁合金。a z 3 1 镁合金的典型室温力学性能如表1 - 4 所示。它主要是通过控制轧制、挤压和锻造等变形方式加工成形，并通过控制热处理状态 来获得需要的强度、塑性等力学性能。 5 2 1 6 0m p a ，险1 6 的镁合金板材， 所$ l s j j 出的板材成功地得到实际应用，并对工艺制度的合理性从理论上进行了分析。湖南 大学材料科学与工程学院的傅定发，许芳艳等对a z 3 1 镁合金轧制板材在不同温度和时间进 行了退火，研究了在退火过程中组织和性能的变化规律。实验结果表明：3 0 0 轧制后的 a z 3 1 镁合金薄板材的组织中存在大量的孪晶。退火后，孪晶逐渐消失，形成等轴的再结晶 晶粒。晶粒尺寸随退火温度的升高而变大，随退火时间的延长先细化后长大。同时，退火 后板材的抗拉强度略有下降，但伸长率有明显提高，在2 0 0 ( 2 退火1 2 0r a i n 后，伸长率可达 到2 8 p 引。张青来等研究了轧制方式对a z 3 1 镁合金薄板组织和性能的影响。结果表明，与 单向轧制相比较，交叉轧制可减轻轧板的各向异性，为深冲变形提供良好的组织结构条件 3 6 o 张文玉等1 3 研究了轧制路径对a z 3 1 镁合金薄板组织性能的影响，结果表明，以每道 次轧制方向旋转1 8 0 0 而板正法向不变的路径轧制时，板材的金相显微组织较好、晶粒细小、 孪晶少、伸长率达到2 6 ，并且板材的屈服强度、应变硬化指数较高；而按每道次板材轧 制方向和正法向均旋转1 8 0 0 的路径轧制时，板材的塑性应变比值最大。曲家惠等【3 8 】研究了 a z 3 1 镁合金室温异步轧制的织构演变，结果表明：将a z 3 1 镁合金板材在室温条件下进 行单道次异步轧制，织构随着速比增加，与快慢辊侧相接触的表面层明显不同，但中间区 域变化不明显，在快速辊侧，主要织构组分随着速比的增加而迅速增加；在慢速辊侧，主 要织构组份随着速比的增加而交替变化。国内也已开始镁合金铸轧的研究工作，并在实验室 条件下制各了l 3i i l m 的带坯【3 9 4 2 。 由上所述可知，国内外镁合金板材轧制的研究取得了很大的进展。虽然研究出许多新 的轧制工艺，但是大多数的新工艺都只在实验室阶段，还没有在实际的工业生产中得到广 泛应用，而且在工厂中都是单张生产，板材的生产率特别低且板材的质量控制仅凭经验， 缺乏对成形机理的认识。 1 3 镁合金塑性变形理论概述 和其它常见的金属结构材料一样，滑移和孪生是镁合金的两种主要塑性变形机制。但 是，晶体材料的变形模式与晶体结构有密切的关系，由于镁属于密排六方金属，其晶体结 构同体心立方和面心立方金属显著不同，从而决定了镁特殊的塑性变形模式。镁合金室温 状态下只有3 个几何滑移系及2 个独立滑移系( 而铝合金则有1 2 个几何滑移系及5 个独 立滑移系) 。室温下，镁及其合金主要沿 o 0 0 1 ) 基面上的 方向滑移和沿 1 析2 ) 面孪 8 中南大学硕士学位论文第一章文献综述 生，塑性变形能力差，冷变形较为困难。当温度升高到2 5 0 以上时，则棱柱面 1 0 7 0 ) 和棱锥面 1 0 7 1 ) 也变成滑移面，塑性变形能力得到很大提高。所以，在2 3 0 - 3 5 0 可进 行温加工，在3 0 0 - 5 0 0 可以挤压、轧制和锻造等。 1 3 1 镁合金的滑移变形机制 在镁合金晶格中， 晶向是原子排列最紧密的方向，也是最容易发生滑移的方向。 包含 晶向的晶面主要有 0 0 0 1 基面、3 个 1 0 l o 棱柱面和6 个 1 0 1 1 ) 锥面，棱柱面 和锥面等非基面滑移般只有在应力集中较严重的晶