【《镁合金的塑性加工技术综述》1700字】

XXXV镁合金的塑性加工技术综述1.1镁合金塑性加工工艺镁合金的主要塑性加工方法有很多，常见的有锻造、挤压、轧制等。其锻造区间很窄，在塑性加工时对温度和应变速率十分敏感，采用多向锻造或者等温模锻可一定程度上提高其可锻性。镁合金的密排六方结构导致其塑性较差，适合挤压成形，通常镁合金在300~450℃的温度区间内进行挤压成形，范围较窄。挤压比范围通常处在10:1~100:1，挤压比越大，锻造后的晶粒就越细小。由于镁合金对变形速度极为敏感，所以镁合金挤压时工作速度不宜太快，速度过快容易导致工件开裂。含合金元素较低的镁合金如AZ31合金适用于轧制，同时温度一般控制在500℃以内，加工后的镁合金板材的组织性能良好，温度太高会引发晶粒增长，容易产生热裂纹[17-19]。1.2大塑性变形技术及联合其他成形技术的研究探索镁合金细化晶粒工艺技术越来越引起众多学者的关注，能够制备超细晶的大塑性变形技术便成为优化镁合金组织性能的重要手段而被国内外学者广泛地研究，常见的采用往复镦挤、等通道角挤压、累积叠轧、非对称轧制、重复弯曲压直等实现大塑性变形制备细晶结构材料。①往复镦挤技术（RUE）往复镦挤技术（repetitiveupsetting-extrusion）通过变形道次的增加增大累积应变，而最终形状和尺寸保持不变，从而实现镁合金的剧烈塑性变形，达到更高的机械性能要求。它在变形过程中施加了三维压缩应力，能够在不改变坯料尺寸的情况下累积较大变形量，促进晶粒细化获得更好的力学性能，适用于镁合金的变形[20]。Hu首次将RUE技术应用于LY2铝合金材料上，并发现随着变形道次的增加晶粒逐渐细化[21]。Xu等研究了往复镦挤AZ61镁合金的组织演变规律，得出在285℃下３道次变形后晶粒细化至4μm的结论[22]。Chen等对AZ80镁合金进行了8道次的往复镦挤变形处理，得到了细小均匀的微观组织[23]。张等研究了Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金在等温和降温往复镦挤工艺下微观组织演变，发现合金不同变形区域微观组织有所差异[24]。图1-1往复镦挤工艺原理图[24]Figure1-1Schematicdiagramofreciprocatingupsettingprocess②等通道转角挤压技术（ECAP）前苏联科学家Segal等[25]首次提出等通道转角挤压技术(Equalchannelangularpressing)。20世纪90年代，Valiev等[26-27]用实验论证了ECAP技术具有开发超细晶材料的巨大潜力。由于其工艺简单，成本低，不需要改变材料的形状，可制备结构均匀、密度高的极薄晶体材料，ECAP技术被认为是当时最有前途的SPD方法之一。Longdon等[28]对ECAP的工艺参数、晶粒细化机制以及热处理等方面进行了深入的研究。通过ECAP技术制备出的超细晶合金材料，在汽车、军事和航空航天等领域有着广泛的运用。等通道转角挤压工艺原理如图1-2所示，模具中凹模的两通道高度和直径相等。其原理是通过剪切变形来细化晶粒，不改变坯料横截面积的前提下，以近似纯剪切变形方式进行大塑性变形，从而获得超细晶组织。若在加工过程中，发生了加工硬化以及加工软化的现象，晶粒度便会随之改变[29]。图1-2等通道转角挤压工艺原理图[29]Figure1-2Schematicdiagramofequalchannelangularextrusionprocess③挤压剪切复合成形技术（ES）挤压剪切复合成形（extrusion-shear）工艺是指合金先进行常规挤压变形，然后再进行剪切变形，它是等通道转角挤压和正挤压相结合的一种工艺[30]。图1-3为挤压剪切复合成形工艺原理图。张钧萍[31]等人运用AZ系镁合金进行试验，并分析了挤压件微观组织和力学性能。结果表明：坯料晶粒在正挤压区发生了初步细化，但是在模具施加的剪切力变形后，材料组织更加细化，这是由于动态再结晶行为的充分进行，最终获得平均晶粒尺寸在10μm以下的镁合金组织，而且加工后镁合金力学性能也发生了显著提高。相对于普通挤压，ES工艺能够显著细化晶粒，操作简便，只需一道工序，省去了其他工艺的多步骤操作，减少了成本，提高了效率，并可以运用到大型材料上，有望投入到工业生产中去。图1-3挤压剪切复合成形工艺原理图Figure1-3Schematicdiagramofextrusion-shearingcompoundformingprocess④多向锻造技术（MDF）多向锻造技术（Multi-directionalforging）是在多向模锻压力机上进行不同方向模锻的一种锻造技术，且以挤压变形为主，模锻为辅[32]。图1-4为多向锻技术的示意图。MDF技术具有以下优点：锻件飞边少、无模锻斜度，可获得带有多个凸台的复杂形状锻件；锻件内部密度高，金属材料成形的等效应变高，组织致密度高，有利于空洞缺陷的闭合；对坯料形状要求低，火次少成本低廉，生产率较高；应用范围广，塑性较低的材料都适用，并且