ZK60镁合金高应变速率锻造成形

采用Gleeble-1500对ZK60合金进行锻造模拟,分析了合金高应变速率可锻性;并采用空气锤对合金成功地进行高应变速率多向锻造,研究了其组织演变和力学性能。结果表明:高应变速率(≥10 s-1)锻造成形时,孪生和动态再结晶对变形储能的消耗以及变形温升对散热造成的塑性下降的弥补,可防止合金在高应变速率锻造时产生裂纹。此外,由于再结晶同时在晶界和孪晶上产生,获得了比低应变速率锻造成形更为均匀的再结晶组织,因此高应变速率锻造成形是一种高效可行的镁合金塑性加工工艺。经高应变速率多向锻造成形后,可形成壳状粗晶和核状细晶构成的双峰晶粒组织,应变∑Δε=2.64时,粗晶和细晶组织的平均晶粒尺寸分别为10μm和1μm。由于双峰晶粒组织的形成,合金表现出良好的综合力学性能,抗拉强度和延伸率分别达到330.2 MPa、24.8%,表明高应变速率多向锻造成形是制备高性能镁合金的有效途径。

AZ31镁合金高应变速率多向锻造组织演变及力学性能

采用空气锤对AZ31合金在350℃以Δε=0.22的道次应变量进行1~12道次多向锻造变形,并对其组织和性能进行测试。结果表明：合金高应变速率多向锻造（HSRTF）组织演变分为两个阶段,累积应变∑Δε〈1.32时为晶粒细化阶段,其主要机制为孪晶再结晶;累积应变∑Δε〉1.32时为晶粒长大阶段,其主要机制为热激活长大。利用大量的孪晶对再结晶的促进作用,高应变速率多向锻造工艺可快速生产细晶粒高性能AZ31变形镁合金锭坯,累积应变∑Δε=1.32时,可获得组织均匀、平均晶粒度为7.4μm的锻坯,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为313 MPa、209 MPa和28.6%。

锻造方式对ZK21镁合金显微组织和力学性能的影响

采用空气锤对ZK21合金进行高应变速率锻造成形,对比研究单向、双向和三向锻造合金的显微组织和力学性能。研究结果表明:锻造成形时通过改变载荷方向可以提高合金所能承受的累积应变,从而获得良好的晶粒细化效果和优异的综合力学性能。双向锻造时,再结晶机制主要为孪生诱发动态再结晶,合金最终锻造组织为平均晶粒粒径约为0.3μm的超细晶粒组织;而三向锻造时,再结晶机制主要为旋转动态再结晶和孪生诱发动态再结晶,合金最终锻造组织为平均晶粒粒径为15μm的蜂窝状粗大再结晶组织和平均晶粒粒径约为0.3μm的岛状细小再结晶组织。累积应变为2.64时,双向锻造合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为355.7 MPa,295 MPa和16.6%,三向铸造合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为341.6 MPa,270.7 MPa和25.1%。

Mg-Zn-Zr合金高应变速率多向锻造组织演变及力学性能

对Mg-Zn-Zr合金进行高应变速率多向锻造变形,研究了其组织演变和力学性能。结果表明,高应变速率多向锻造工艺能强烈细化合金的晶粒组织,形成由蜂窝状粗大再结晶组织和岛状细小再结晶组织构成的新颖组织,初始晶界附近和初始晶粒内部的再结晶机制分别是旋转动态再结晶和孪生诱发动态再结晶。由于高应变速率多向锻造工艺具有强烈的晶粒细化能力并能有效避免强烈的基面织构,可大幅提高合金的综合力学性能。累积应变∑Δε=2.64时,ZK21和ZK60抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为341.6 MPa、270.7 MPa、25.1%和330.2 MPa、232.3 MPa、24.8%。

高应变速率多向锻造对AZ31镁合金组织及耐腐蚀性能的影响

对均匀化处理后AZ31镁合金进行高应变速率多向锻造,使用金相显微镜(OM)与电子背散射衍射仪(EBSD)等测试手段研究了不同累积应变量对AZ31镁合金显微组织的影响;采用电化学测试等方法研究不同累积应变量对合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为。实验结果表明:相对于锻造前,高应变速率多向锻造后,合金平均晶粒尺寸大幅度减小、耐腐蚀性能提升。当累积应变量为1.32时,合金获得了均匀细小的晶粒组织,其平均晶粒度为7.8218μm,再结晶比例分数为79.40683%,平均腐蚀速率Vi=0.072 mm·a^(-1),合金耐腐蚀性能最优;当累积应变量大于1.32时,在自激活的作用下,引起了再结晶晶粒的长大,合金的再结晶程度与组织的均匀性下降,耐腐蚀性能降低。