AZ31镁合金超低温轧制和室温轧制的微观组织演变

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研究背景

通过轧制、挤压等加工方式可以消除镁合金的铸造缺陷并显著细化晶粒等,使其具有更高的力学性能。与在室温轧制相比,超低温轧制(-196℃)的纯钛、纯铜、纯铝等板材可形成超细晶结构,使其具有优异的强度和延展性。然而,迄今为止,对镁合金超低温轧制的相关研究仍然较少,并且尚未深入研究镁合金室温轧制和超低温轧制的显微组织差异。

近日,来自韩国庆北大学的Sung Hyuk Park博士等人,通过在25℃(即室温)和-196℃(即超低温)下轧制AZ31镁合金,比较了两种轧制后板材的显微组织特征,研究了超低温轧制对镁合金的显微组织的影响,以及随后退火过程中其显微组织和硬度的变化。研究发现,在轧制过程中,由于合金的初始晶粒有利于{10-11}压缩孪晶的形成,因此,在两种轧制后均形成了大量的{10-11}压缩孪晶和{10-11}-{10-12}双孪晶。对比AZ31板材的室温轧制和超低温轧制,可以发现:1. 两种轧制均发生了边裂,但超低温轧制产生的边裂更多,表明超低温轧制时AZ31的可轧性能变差;2. 超低温轧制时合金的塑性变形更不稳定,导致孪晶沿剪切带集中分布,而室温轧制后的孪晶分布更均匀,数量更多,位错密度也更高;3.室温轧制时合金储存的应变能较高,因此退火后形成了更加细小均匀的微观结构,合金的硬度更高,而在超低温轧制样品中,在高密度孪晶区域发生了局部再结晶,退火后形成了明显的双峰结构。综上所述,室温轧制镁合金比超低温轧制镁合金具有更好的可轧制性、更均匀的微观组织、更细小的晶粒和更大的硬度。因此,对AZ31镁合金而言,室温轧制工艺比超低温轧制工艺更适合。

图1 AZ31板材的微观组织,a-c:室温轧制;d-f: 超低温轧制

02


文章发表

该研究成果发表于《Journal of Magnesium and Alloys》2020年第八卷第2期:

[1] S.W. Lee, S.-H. Kim, S.H. Park, Microstructural characteristics of AZ31 alloys rolled at room and cryogenic temperatures and their variation during annealing, Journal of Magnesium and Alloys 8(2) (2020) 537-545.

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本文作者2020-8-18 15:58
镁途
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