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镁合金成形技术现状及展望(五)

浏览:180 发表时间:2020-06-01 10:31:54

21塑性变形

变形镁合金中,常用的合金系是MgAlZn系与MgZnZr系。MgAlZn系变形合金—般属于中等强度、塑性较高的变形材料,铝在镁中的含量为08%,典型合金AZ31AZ61AZ81合金,由于MgAl合金具有良好的强度、塑性综合性能,而且价格较低,因此是最常用的合金系。MgZnZr系合金一般属于高强度材料,其变形能力不MgAl系合金,一般采用挤压工艺生产,典型合金为ZK60合金。属高强度变形镁合金的还有MgMn系,其最主要的优点是具有优良的抗蚀性和可焊性,但铸造性能差,收缩率大,有热裂倾向,应用较少。另外,添加NdThYbScMn等元素可显著提高变形镁合金的耐蚀性。目前镁合金的塑性成形过程主要为锻造和挤压,少量为轧制成形,且均需采用热加工方式。因此,变形温度是重要参数,同时变形速率和应力状态也是重要的考虑因素。1)锻压成形:镁合金锻造性能取决于3个因素:合金的凝固温度、变形速率及晶粒大小。为了保证良好的加工性能必须采用具有可锻性的AZZK系镁合金坯料或坯棒。这两系合金可通过添加晶粒细化剂和合金元素得到满意的晶粒尺寸。但铸造组织的晶粒度一般不符合锻造要求,须先将铸锭加以挤压,得到锻造所需晶粒尺寸,再以高变速率锻造成形。镁合金在其固相线温度以下55℃范围内进行锻造,锻造温度过低可能形成裂纹。液压机和低速机械压力机是其模锻的常用设备。2挤压成形:镁合金可以挤压成各种管材、棒材和型材。包括带凹角和暗槽的型材,大直径和变截面厚度的薄壁管等难加工的产品。挤压材料也是AZZK系镁合金,温度一般控制在300℃—460℃之间,具体温度的选择还和特定的合金牌号和挤压形状有关。因为镁在变形过程中会产生大量热,所以挤压过程中必须充分冷却,否则合金温度可能超过固相线温度而导致开裂。(3轧制成形:铸造成平面形状且有圆形边缘的镁锭可以用来进行厚板和薄板的轧制。一般镁合金厚板厚度范围为11.0mm70mm,薄板厚度为0.8mm10mm。镁合金的冷轧性能不佳,一般厚板可以在热轧机上直接生产,而薄板一般采用冷轧和温轧两种方式生产。镁合金热轧时,一方面要保证铸态组织得到充分变形,达到改善组织的目的,因此要有一定的变形量;另外,由于多晶镁合金滑移系少,晶粒不易产生宏观屈服而易在晶界产生大的应力集中,合金很容易发生晶间断裂。试验研究发现开坯时首次变形量控制在压下量约30%左右最合适。镁合金板材在轧制以后一般要进行退火及热处理,加工组织发生再结晶。其退火温度应选择在靠近完全再结晶温度范围内。

22超塑性变形

超塑性是指晶体材料在拉伸时表现出大的应变。已有的研究结果表明,镁合金在一定条件下不但具有很高的塑性,而且甚至出现明显的超塑性。当晶粒细化到一定程度(约10—6m,镁合金可获得相对的超塑性。通常超塑性现象主要发生在高温(约等于0.7TmTm为材料的熔点)应变速率相对较低,工业生产中受到限制。Langdon提出了超塑性变形的两个必要条件:①局部缩颈受到限制;②空洞内部相互连接受到抑制。目前,采用高应变速率超塑性成形和低温超塑性成形获得细小晶粒。其中,等通道角挤压技术是低温超塑性的一种方法,在200℃温度下可使AZ91镁合金延伸率达到675%。

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