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關(guān)鍵字： 鎂合金；塑性成形；鍛造；晶粒細(xì)化；力學(xué)性能 摘　要： 本文通過(guò)AZ31鎂合金的自由鍛試驗(yàn)，研究了鎂合金的鍛造特性。所采用的圓柱形試樣有供應(yīng)態(tài)和擠壓態(tài)兩種，直徑和高均為18mm。當(dāng)鍛造溫度高于423K時(shí)，兩種試樣的厚度均能從18mm鍛造到2.5mm。尤其是擠壓態(tài)試樣在423K的鍛造溫度下，表面不會(huì)發(fā)生破裂。又通過(guò)拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著鍛造溫度的降低，擠壓態(tài)試樣的延伸率減小，抗拉強(qiáng)度增大，其屈服應(yīng)力 比供應(yīng)態(tài)下的較大，其原因可能是供應(yīng)態(tài)試樣中存在未再結(jié)晶晶粒。

鎂合金是結(jié)構(gòu)材料中最輕的合金，它在比強(qiáng)度和彈性模量等性能上有很多的優(yōu)點(diǎn)。因此，在汽車(chē)和飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料中有很大的需求量。由于鎂合金為密排六方結(jié)構(gòu)，因而成形困難，不能通過(guò)塑性成形的方式加工鎂合金件，然而對(duì)制造大型結(jié)構(gòu)的鎂合金材料來(lái)說(shuō)，塑性成形加工過(guò)程的應(yīng)用又是必要的，所以目前幾乎所有的鎂合金件的制造都是鑄造加工，如壓鑄和攪熔成形處理過(guò)程。據(jù)報(bào)道，鎂合金的熱塑性變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，從而產(chǎn)生晶粒細(xì)化。這樣給鎂合金帶來(lái)了更好的可塑性和鍛后具有更優(yōu)良的力學(xué)性能。我們應(yīng)該注意AZ31鎂合金自由鍛鍛造過(guò)程，這點(diǎn)以前人們注意得很少。本文專(zhuān)門(mén)研究鍛造鎂合金微觀組織對(duì)力學(xué)性能的影響。

1  實(shí)驗(yàn)步驟

供應(yīng)態(tài)AZ31鎂合金的自由鍛試驗(yàn)，研究鎂合金的鍛造特性。圓柱形試樣有供應(yīng)態(tài)和擠壓態(tài)兩種，其直徑和高均為18mm。在供應(yīng)態(tài)試樣中，被拉長(zhǎng)的粗晶粒和細(xì)等軸晶粒都可以觀察到，這些晶粒的平均大小約20 m。另一方面，在擠壓態(tài)試樣中，幾乎都是等軸晶粒，觀察不到拉長(zhǎng)的粗晶粒，這些晶粒都很類(lèi)似。擠壓態(tài)試樣的晶粒大小約10 m。在鍛造溫度分別取323K、373K、423K、473K、523K、573K、623K、673K時(shí)，各種試樣的應(yīng)變?yōu)?時(shí)，厚度都被鍛造到2.5mm。

在進(jìn)行鍛造試樣的拉伸試驗(yàn)中，沒(méi)有其它因素使晶粒細(xì)化，拉伸儀器上測(cè)量試樣的長(zhǎng)10mm、寬3mm、厚2.5mm。室溫下，拉伸試驗(yàn)以恒速（1.0mm/min）進(jìn)行，拉力軸線與鍛造方向垂直。用光學(xué)顯微鏡觀察試樣的顯微組織，晶粒大小用晶粒的平均大小乘以一個(gè)常數(shù)（1.74）計(jì)算出來(lái)。

2  結(jié)果和討論

圖1中顯示了在423K、473K和573K溫度下試樣進(jìn)行自由鍛試驗(yàn)的結(jié)果。當(dāng)溫度高于423K時(shí)，試樣的厚度均能從18mm鍛到2.5mm。然而在423K時(shí)，供應(yīng)態(tài)試樣鍛造后產(chǎn)生向兩個(gè)方向伸長(zhǎng)和表面破裂的現(xiàn)象。當(dāng)溫度高于473K時(shí)，供應(yīng)態(tài)試樣就能鍛造成中心對(duì)稱(chēng)件。但其試樣的邊緣還是能觀察到一些破裂現(xiàn)象。當(dāng)溫度高于573K時(shí)，供應(yīng)態(tài)試樣不會(huì)破裂。另一方面，對(duì)擠壓態(tài)試樣來(lái)說(shuō)，即使在溫度低至423K下鍛造，其表面質(zhì)量仍然非常好。因此，可以說(shuō)當(dāng)鍛造溫度在低于573K的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，為了能達(dá)到極好的鍛造試樣表面質(zhì)量，試樣預(yù)鍛件需要晶粒細(xì)化和組織均勻化。

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