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摘要:對采用等徑角軋制工藝(ECAR)制備的ZK60鎂合金闆材研究發現,與直接軋制的闆 材相比,等徑角軋制闆材的晶粒取向由(0002)基面取向演化為非基面取向,經等後角軋制後,闆材 晶粒沒有得到細化,同時形成了大量的平行排列的細密孿晶,強度明顯提高。與1個道次直接軋制 的闆材相比,1個道次等徑角軋制的闆材其抗拉強度由271. 7 MPa增大到328. 3 MPa,但伸長率由 25. 5%降低至 8.5%。
 
關鍵詞:等徑角軋制;ZK60鎂合金闆材;晶粒取向
 
鎂合金作為迄今在工程應用中最輕的金屬結構 材料,以其衆多的優點日益受到廣泛重視。但是,由 于鎂合金大多為密排六方結構,室溫下塑性變形能 力差,難以進行塑性成形,尤其是闆材的沖壓成形, 從而限制了其應用範圍。對稱軋制過程中在軋制闆 材内會形成強烈的基面織構[蔔3],而Iwanaga等[4] 的研究表明,減少基面織構可提高AZ31鎂合金闆 材的低溫(低于175沖壓性能。
 
大量研究表明[蔔7],經等徑角擠壓後的鎂合金 可得到非基面織構,具有極細的晶粒組織并表現出 反常的Hall-Petch關系、大幅度提高的塑性以及具 有低溫超塑性和高應變速率超塑性等特征,其變形
收稿日期:2005-04-25 修訂日期:2005-07-02 基金項目:湖南省重點項目(03JKY1016)和湖南省重大專項資助項 目(2004年度)
 
作者筒介:程永奇(1980—),男,河南南陽人,博士研究生。
機理也發生了改變,一些高溫變形機理,如非基面滑 移、晶界滑移和動态回複等在室溫下亦可發生[8]。
 
但是,等徑角擠壓由于受設備結構等的限制,不 能用于制備闆材且難以實現連續生産。在擠壓生産 中,為了解決連續性的問題,開發了 conform擠壓、 軋擠法等連續生産工藝。結合兩者的優點,為了能 夠制備闆材,獲得與等徑角擠壓材料類似的優良性 能,Saito等[9]在研究鋁闆的沖壓性能時,提出了一 種連續剪切變形工藝,即conshearing工藝,采用該 工藝可實現帶材的連續剪切變形,并通過多次軋制 可産生很大的剪切應變,獲得細微的晶粒和剪切變 形織構,可大大提高鋁闆的沖壓性能。1^6等[1°,11] 也提出了與之類似的工藝——連續限制帶材剪切 (continuous confined strip shearing,艮P C2S2)工 藝。作者對等徑角孔制(ECAR)制備ZK60鎂合金 闆材進行了初步探索,并對所制備的闆材的晶體取 向、組織與力學性能進行了研究。
 
2.1試樣制備
 
所用ZK60鎂合金闆材的名義成分(質量分數) 為:Mg-5.8%Zn-0. 65%Zr,經鑄造一擠壓一軋制的 工藝路線,首先在令360X600型雙輥熱軋機上采用 單向軋制制得厚度為2 mm的闆材。
 
試驗中所用等徑角軋制裝置見圖1。等徑角軋 制模具安裝于.256X300型普通雙輥軋機出口處, 由等徑角軋制上模與下軋輥表面構成的通道為闆材 的進口,出口由等徑角軋制上模和下模所構成,兩通 道的高度均為2 mm,夾角為120°,通道内側圓弧半徑 為4 mm,通道外側圓弧夾角為59°,半徑為6 mm。 在等徑角軋制過程中,闆材首先通過軋輥産生一定的 軋制變形,利用兩軋輥與闆材表面的摩擦力來提供足 夠的擠壓力使闆材通過等徑角模具轉角,以此實現闆 材的連續剪切變形。為了能夠産生足夠的擠壓力同 時實現多道次軋制,每道次軋制時闆材壓下量約為 5%,闆材在通過等徑角模具轉角前後厚度則不發生 變化。軋輥與等徑角模具通道表面均用肥皂潤滑。
制電子萬能試驗機上進行單向拉伸試驗,試樣拉伸 方向平行于軋制方向。對各工藝條件下的拉伸試驗 至少重複3次,試驗結果取平均值。
 
3結果與讨論
 
3.1晶體取向
 
由圖2可見,直接軋制的闆材(UZ1和UZ2)具 有很強的(0001)基面取向,且兩道次軋制的晶體取 向未發生改變。經等徑角_軋制的f材(EZ1和 EZ2),其(10了0)棱柱面、(10了1)和(10了2)錐面衍射 峰強度與(0002)基面強度的比值均有明顯增加,這 表明等徑角軋制使闆材的晶粒取向發生了改變,從 直接軋制闆材強烈的(0002)基面取向演變為非基面 取向,即闆材的織構類型發生了改變,但1個道次和 2個道次等徑角軋制闆材的晶粒取向變化不大。
将厚度為2 mm的ZK60鎂合金軋制闆材經等 徑角軋制模具分别進行1、2個道次的軋制,記為 EZ1、EZ2。每道次軋制前闆材均在電阻爐中加熱, 溫度為260 ’C,保溫10 min。為了比較,取同樣規 格的闆材在相同的工藝條件下進行直接軋制,分别 記為UZ1、UZ2。每道次闆材的軋制正方向與軋制 面正法向均不變。
 
2.2試驗方法
 
在Y-500型X射線衍射儀上對闆材平行于軋 制面的晶體取向進行分析,為了消除闆材表面變形 不充分對取向分析的影響,采用機械減薄法從取向 分析面将試樣減薄至約1/2闆厚。在XJL-03型光學 顯微鏡上進行組織觀測。用DK77160D型電火花 線切割機上制得拉伸試樣,拉伸試樣标距部分尺寸 為10 mm(長)X5 mm(寬),在WDW-E200微機控
 
圖2平行于闆材軋制面的晶體取向 Fig. 2 llie crystal orioitation of parallel *
 
從x射線衍射分析可知,經等徑角軋制後,雖 然闆材的晶粒取向發生了改變,但仍以(0002)基面 的衍射峰最強,這主要與1個道次等徑角軋制産生 的剪切應變量以及在每道次軋制時約5%的壓下量 有關。在經過1個道次等徑角軋制後,由于發生了 剪切變形,闆材的晶體取向被改變,基面取向減弱, 但在進行第二個道次等徑角軋制時,闆材首先産生 約5%的壓下變形,使其趨于形成基面取向,所以第 2個道次等徑角軋制後闆材的晶體取向未進一步發 生明顯改變。
 
 
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