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常溫下鎂合金的晶體結構是密排六方（HCP）晶格，晶體中存在著一個可動的滑移系，因此，鎂合金難于塑性成形。鎂合金具有較高的比強度和比彈性模量、良好的剛性和抗電磁干擾屏蔽性、高的阻尼性能和減震抗沖擊能力，其切削加工性和尺寸穩(wěn)定性優(yōu)良。鎂合金在電子器材中的應用正快速增長，世界各大汽車公司已經將鎂合金制造零件作為重要發(fā)展方向。與鑄造鎂合金相比，變形鎂合金具有更高的強度、更好的韌性等，同時生產成本更低，大多數(shù)變形鎂合金是未來空中運輸、陸上交通和軍工領域的重要結構材料。目前，大多數(shù)鎂合金制品都是用鑄造特別是壓鑄方法成形，而用鍛壓、軋制、擠壓等塑性成形方法加工的鎂合金制品很少，尤其是采用溫軋加工方法的更少，這就限制了鎂合金的應用范圍。本試驗對AZ31鎂合金板帶在不同軋制溫度條件下的再結晶行為進行了分析，測量了不同軋制溫度下的板帶的力學性能，為充分了解變形鎂合金塑性變形行為，進一步開發(fā)性能更佳的變形鎂合金提供試驗依據(jù)。
１試驗材料及方法
1．1 試驗材料
試驗所選用的材料為AZ31鎂合金擠壓板帶，厚度為1。41mm~1。42mm。以3道次的溫軋，軋制成厚度為1。05mm~1。15mm的薄板，其化學成分見表1
表1 AZ31鎂合金板料各合金元素質量分數(shù) %
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Al |
Zn |
Mn |
Si |
Cu |
Fe |
Ni |
Mg |
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2。8 |
1。04 |
0。321 |
0。0163 |
0。0017 |
0。0025 |
0。0007 |
余量 |
1．1 試驗過程
由于鎂合金冷軋的塑性變形能力較差，原料厚度較薄，采用板料加熱和軋輥加熱的方式保證制溫度，軋輥表面溫度為100℃。把三組試樣分別在250℃、300℃、350℃爐溫的加熱爐中保溫30min，按照10%的壓下率軋制3道次，軋成1。05mm～1。15mm厚的薄帶，總軋制變形量為18%～25%，道次間試樣回爐保溫5min，爐溫與初始加熱溫度相同。
把初始板料和三組軋制試樣分別制成拉伸試樣（GB228-2002P2），尺寸如圖1所示，每組取三個試樣，在MTS810試驗機參照GB228-2002進行拉伸試驗，試驗結果取平均值。
將軋制后的試樣和原始試樣制成金相試樣，觀察金相組織。采取電解拋光，浸蝕劑為苦味酸乙酸酒精混合溶液，使用NEOPHOT21 光學顯微鏡進行觀察。
1 試驗結果及分析
1．1 組織觀察結果
原料及不同加熱溫度下軋制下AZ31鎂合金板帶的組織見圖2，由圖2可見，軋制后的組織晶粒明顯變小，但隨著加熱溫度的升高，位錯密度降低，晶粒有長大趨勢，當爐溫達到350℃時，軋制后組織部分晶粒明顯長大。
1．2 拉伸試驗結果
將拉伸試驗數(shù)據(jù)進行處理得到應力-應變曲線，如圖3所示。由圖3可見，隨著軋制加熱溫度的升高，AZ31鎂合金板帶的伸長率明顯增大。
原料及不同軋制加熱溫度下的力學性能見表2，由表2可見，軋制后其強度略有增大，而屈服強度明顯增大。隨著板帶軋前加熱溫度的升高，從300℃開始其抗拉強度下降，到350℃時下降約20N/mm²，屈服強度降低；而伸長率從3。0%增加到8。5%
1．1 結果分析
由于進行了溫軋變形，軋制后的合金板材組織晶粒明顯細化，位錯密度增大。在低溫軋制是，主要發(fā)生形變強化（圖2b），板帶的屈服強度明顯增大，抗拉強度略有增加，但變形能力明顯下降。隨著加熱溫度升高，發(fā)生部分靜態(tài)再結晶（靜態(tài)再結晶溫度為300℃）。另外，由于軋制溫度提高引起部分動態(tài)再結晶行為，晶粒尺寸的所增大，位錯密度降低（圖2c，2d）抗拉強度從300℃開始下降，到350℃時下降約20N/mm²，屈服強度降低，伸長率有所提高。在加熱濕度350℃下，鎂合金合金板帶的伸長率顯著提高。另一方面，由于每兩道次之間加熱時間較短，靜態(tài)再結晶效果不明顯；板材變形時間短，冷卻速度快，并沒有發(fā)生完全動態(tài)再結晶，板帶的伸長率不高。
2 結論
1 通過溫軋變形，可顯著細化AZ31鎂合金薄板的晶粒。
2 在低溫軋制時，主要發(fā)生加工硬化，由于晶粒細化，位錯密度增加，軋制后的板帶較原料板帶的屈服強度的較大提高，抗拉強度略的增加，但伸長率有較大下降。
在相同的變形程度下，隨著加熱溫度的升高，發(fā)生部分回復和再結晶行為，隨著位錯密度降低，局部晶粒細化，300℃軋制的鎂合金薄板抗拉強度開始下降，350℃下降約20N/mm²，屈服強度降低45N/mm²，伸長率顯著提高。
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