AZ31镁合金板料胀形性能的研究退火实验(3)

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锥面第二序,{1122} -

c+a,<1123> 6 5

在表1.1中，基面{0001}为镁合金最基本的滑移面，也是晶体结构中原子排列最为紧密的晶面。晶体发生滑移时，作用在金属晶体上的外力分解于滑移面上的剪切应力必须达到某一数值时，滑移才可以发生。其中，发生滑移所需要的剪切应力值为金属的临界剪切应力值。而不同滑移面上所需要的临界切切应力的大小与温度密切相关。在室温下，基面滑移所需的临界切应力与棱柱滑移和锥面滑移相比，其数值低一个数量级。因此镁及镁合金在室温下发生变形时，只有基面滑移产生[4]。通常，当晶界附近区域的应力集中较为严重时，棱柱面和锥面滑移才会开动，参与变形。在进行塑性变形时，提高成形温度，镁及镁合金晶体的棱柱面和锥面滑移系会被激活，参与变形，从而改善和提高板料的塑性。

1.2.2 孪生变形

孪生变形是指在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面(称为孪生面)和一定晶向(称为孪生方向)发生均匀切变，也是金属材料塑性变形的另一种方式[5]。镁的

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孪生面为{1012}，孪生方向为(1011)。镁及镁合金在高温下塑性变形时，一个重要的

微观特征是滑移与孪生协调动作完成变形，以滑移为主，孪生为辅。孪生的作用是改善应力集中并释放应力和调整晶体的取向，使得滑移可进一步进行。孪生和滑移交替进行，可获得更大的塑性变形量[6]，有利于变形的进行。但是孪生切变量与滑移切变量相比，远小于滑移的切变量。论文网

1.3 镁合金塑性成形技术

目前，大多数的结构镁合金产品都是采用压铸[7，8]、熔铸[9]、轧制、挤压、锻造和压力成形等方法制成的[10]。其中，轧制、挤压、锻造和压力成形为镁合金的塑性成形方法。

1.3.1 轧制成形

镁合金板材一般采用轧制的方法成形。在轧制过程中，镁合金的晶粒可以得到细化，并且改善其组织，提高力学性能[11]。在轧制成形时，板料的变形方式为水平方向延伸，垂直方向受压。因此，在室温下，镁合金变形困难，一般会选择热轧和温轧。

镁合金轧制过程受到镁合金板料自身和轧制工艺因素的影响，其中，板料自身因素包括金属化学成分及组织状态等条件；轧制工艺因素有轧制温度、轧制变形量和轧制速度及后续的热处理等[12]。由于温度对于镁合金的塑性变形能力影响很大，因此，

在轧制过程中，温度是轧制的关键参数。当轧制温度较低时，不能通过动态再结晶改善晶粒的大小，粗大的晶粒组织中出现孪晶，引起应力集中；而轧制温度过高时，可能会发生二次再结晶，导致晶粒容易长大，增大了板材的热脆倾向，并且促使裂纹的萌生和扩展。Hosokawa等[13]通过对轧制AZ31镁合金的研究得知，当轧制温度在225～ 400℃范围内，轧制压下量可达85．7％以上而不出现裂纹；当轧制温度在200℃以下时，板料的成形性能较差，易出现裂纹。因此，大多数镁合金轧制会选择在225~400℃ 温度范围内进行。此外，在轧制应变速率较低的情况下，镁合金的轧制温度会有所变化。经研究表明，当应变速率为0．01s-1时，镁合金板料应选择在180～260℃温度范围内进行轧制 [14]。

轧制工艺参数中，变形量也是关键的因素。一般，随着变形量的增加，板料的晶粒可以得到细化。但变形量过大，容易出现表面裂纹和裂边。因此，镁合金轧制通常采用多道次压下量的方法。AZ31镁合金通过冷轧，可获得最大变形量为15％，但一般都采用的工艺为：多道次压下量，且压下量均小于5％，而在中间退火的总变形量小于25％[15]。此外，通过提高轧制温度，可以增加压下量。陈彬等[16]的研究表明：挤压态AZ31镁合金提高轧制温度至300℃或400℃，再进行大压下量的轧制，道次的压下量可超过46％，并且最高可达71％。