鎂合金是實際應(yīng)用中質(zhì)量輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,同時,鎂合金具有比強度和比剛度高、彈性模量大、生物相容性好、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、電磁屏蔽能力強和阻尼減震性能好等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運輸、jungong、裝備制造和3C電子等領(lǐng)域,被譽為“二十一世紀(jì)具發(fā)展前景的 綠色工程材料”。
軋制是生產(chǎn)鎂合金板材的主要方法之一,可靈活生產(chǎn)不同厚度和寬度的板材。軋制是塑性成形方法中制備鎂合金板材經(jīng)濟有效的方法,軋制過程可以細(xì)化晶粒,改善組織并顯著提高合金的力學(xué)性能,多年來已經(jīng)發(fā)展了許多種軋制技術(shù)。然而,目前鎂合金板材軋制技術(shù)還不成熟,軋后板材各向異性高,沖壓成形性差,邊緣開裂嚴(yán)重,材料利用率低,因此,需要通過研究鎂合金板材的軋制方法來促進鎂合金發(fā)展。
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):
鎂及鎂合金板、帶材執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):GB/T 5154-2010
變形鎂合金執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):GB/T 38714-2020、GB/T 5153-2016、ASTM B107/B107M-13
近些年來,航空、航天、汽車、3C產(chǎn)品以及軍工等領(lǐng)域?qū)︽V合金的需求不斷增長,對其力學(xué)性能的要求也不斷提高[1-2],傳統(tǒng)鑄造鎂合金已經(jīng)漸漸無法滿足要求。這種情況下,采用擠壓、軋制、鍛造等塑性加工工藝生產(chǎn)的變形鎂合金產(chǎn)品,由于具有更好的力學(xué)性能、多樣化的結(jié)構(gòu)而越來越受到重視[3-4]。其中,軋制作為鎂合金塑性加工的重要手段得到了長足的發(fā)展,產(chǎn)生了多種軋制方法。這些軋制方法主要通過兩個途徑來提高板材性能:(1)細(xì)化晶粒提高塑性[5-6]。研究表明,晶粒尺寸小于10μm時,鎂合金將體現(xiàn)出良好的超塑性[7-8];(2)降低織構(gòu)強度,減小各向異性程度[9-10]。鎂合金板材各向異性程度高,力學(xué)性能(如抗拉強度和延伸性能)不平均,通過控制織構(gòu)降低各向異性程度,可有效的提高板材性能。
熱軋除變形量大,工藝簡單,利于工業(yè)化大生產(chǎn)的優(yōu)點外,也存在著一些不足,如溫度過高不利于控制板形和表面光潔度,力學(xué)性能較低等。而應(yīng)用冷軋工藝可以有效克服上述不足,通過控制變形量和退火,可得到尺寸精度高、力學(xué)性能好的薄板。
鎂合金冷軋板材組織中主要為粗大的晶粒,且晶粒內(nèi)部有大量孿晶。這是因為室溫下鎂合金可開動的滑移系少,要依靠孿生,主要是錐面孿生才能發(fā)生變形。冷軋細(xì)織的細(xì)化主要通過退火靜態(tài)再結(jié)晶來完成。退火時,再結(jié)晶晶粒在原始晶粒邊界形核長大,取代粗大的原始晶粒,得到細(xì)小再結(jié)晶組織。鎂合金冷軋后板材具有較高強度,但伸長率較低,通過適當(dāng)退火,也可提高冷軋板材的塑性。
冷軋AZ31鎂合金織構(gòu)形態(tài)與熱軋織構(gòu)有顯著的區(qū)別,其基面的織構(gòu)極密度分布呈現(xiàn)雙峰形態(tài),與熱軋的相比,強度上冷軋板材的基面織構(gòu)強度更高。過程為:室溫下基面滑移系難以開動,晶內(nèi)誘發(fā)了孿生,改變了孿生部分晶體基面的取向關(guān)系,使孿生體內(nèi)的基面滑移系得以開動,塑性變形繼續(xù)進行,并產(chǎn)生二次孿晶:這一系列復(fù)雜的變形終使得基面的取向偏離板材的法向,形成基面織構(gòu)的雙峰特征。冷軋織構(gòu)退火后分布規(guī)律沒有太大變化,僅強度有所下降。
鎂合金軋制是大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)鎂合金材料的重要手段,長期以來,由于鎂合金板材變形性能不好,限制了鎂合金板材的應(yīng)用。通過對不同軋制方法的研究,有助于找到控制板材組織及織構(gòu)的有效方法,使其既能得到細(xì)化組織產(chǎn)生超塑性,又能降低織構(gòu)強度使各方向性能更加平均。從而大大的改善板材的變形性能,使鎂合金板材得到更加廣泛的應(yīng)用。
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