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本文重点阐述了经过ECAP变形后，AZ31镁合金的低周疲劳行为发生了何种改变，以及细化晶粒及冰冷后对于AZ31镁合金疲劳性能的具体影响。
1.2 镁合金的特点及应用
目前为止，在工程应用中最轻的结构材料当属金属镁及其合金，它们被誉为21世纪的绿色工程材料。纯镁的密度仅为1.736g/cm3，普通镁合金的密度在1.3~1.9g/cm3之间，与铝合金的密度相比轻了30%~50%，与钢铁的密度相比轻了70%以上。在工程应用上，这样的轻质特性使得结构件的质量大大减少。不仅如此，镁合金还具有如高导热性、高比强度、高比弹性模量、高阻尼减震性等特性，这些优质的特性是铝合金与钢铁所不能替代的[1,2]。
在常温条件下，晶体镁为密排751方结构。晶体镁的塑性变形机制与面心立方金属或体心立方金属有很大不同，这是由于密排751方的结构特性导致了晶体镁在室温下的滑移系数量很有限。塑性变形机制仅仅限于基面（0001）<11 0>滑移及{10 2}<10 >孪生。综上所述，在室温条件下的变形过程中，镁晶体中存在的独立滑移系与几何滑移系数量较少。
相比于铸造镁合金，由于热变形后使得铸造时的缺陷消除，并且镁合金的组织得到细化，因此，伴随着更高的强度、延展性以及更为多样化的力学性能，变形镁合金产品的综合机械性能得到了很大的提升。在所有的变形镁合金中，AZ系应用最为广泛，在这之中又以AZ31居首。变形镁合金的主要用途如表1所示[3,4]。
表1 变形镁合金的主要用途
类别 部件名称 常用号牌 成型工艺
汽车本身件 内门板、行李箱盖 AZ31 热冲压
汽车底盘、覆盖件 底盘、发动机架、行李箱面板 AZ31、AZ31B 锻造、挤压、轧制
电子电器部件 笔记本电脑外壳、打印机板 AZ31B 锻造、轧制、热冲压
体育、办公、家庭用品 网球拍、自行车架 AZ31B 冲压、挤压
1.3 等径角挤压（ECAP）
1.3.1 模具结构
图1.1 ECAP模具结构示意图
ECAP模具结构参数包括：两通道夹角Φ、外侧夹角Ψ和外侧圆弧半径R等。考虑到模具外角Ψ的影响，Iwahashi等人的理论提出了总应变计算关系式：
式中N为挤压道次。
在上述几个参数中Φ对微观组织的影响最大，Φ较小时，每道次可以获得较大的应变量，从晶粒细化的角度来考虑，Φ＝90°时的效果最佳[5]。
1.3.2 挤压路径
在ECAP过程中，挤压路径表示：在挤压过程中，各道次挤压间试样都会沿着轴心旋转一定的角度，最终挤压的方位为挤压路径。对于EACP材料的组织和性能，不同的挤压路径会产生不同的影响。
常用挤压路径有四种（图1.2），分别为：A路径，各道次挤压之间试样都不进行旋转；Ba路径，每道次挤压后，试样沿轴心交叉转动90°；Bc路径，每道次挤压后，试样沿轴心旋转90°，进入下一道次，之后试样沿着相同方向再次旋转90°，以此类推；C路径，每道次挤压后，试样沿轴心旋转180°进入下一道次。通过四种不同挤压路径可以获得三种不同的织构。由于在同一方向上剪切变形逐渐增大，材料经过路径A可以获得片状晶粒；由于剪切方向在两道次间更迭，材料经过路径C可以获得等轴晶；由于每道次挤压过程中剪切面互相垂直，材料经过路径Ba和Bc可以获得纤文状结构。当Φ=90°，Ψ≈20°时，路径 Bc 可以优先获得大角度晶界，路径C次之，路径A最慢[6]。
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