上半月出版
ｃａ蚰ｇ－Ｆｏｒｇｍｇ・ｗｃｌ咖ｇｌ金属铸锻焊技术
●实验与研究●
变形量对铸锻复合成形ＡＺ８１材料
组织与性能的影响
原帅。龙思远。廖慧敏。肖华强
（重庆大学材料科学与工程学院．重庆４０００３０）
摘要：通过对ＡＺ８ｌ镁合金挤压铸坯进行等温模锻实验，研究在铸锻复合成形工艺中．不同变形量下锻压过程中材料组织和性能的演变规律。结果表明：在不同变形量下锻压后，材料宏观组织均出现明显的流线型分布，不同变形区在微观上呈现出不同的变形组织；随着变形量的增大，流线型组织增多，大变形区的组织更加细化，动
态再结晶过程更加充分，合金综合力学性能大幅提高；当变形量为６０％时，材料抗托强度达到２７８．０６Ⅷａ，屈服强度达到１６１．２４Ⅷａ，伸长率达到１１．３６％。通过扫描电镜分析，试样的断口均表现为准解理断裂特征；随着变形量
的增加．合金由脆性断裂特征为主发展为韧性断裂的特征为主。
关键词：变形量；ＡＺ８ｌ镁合金；铸锻复合成形
中图分类号：ＴＧｌ４６．２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００ｌ一３８ｌ似２００９）２ｌ—０００ｌ一０４Ｐｒｏｐｅｒｔｊｅｓａｎｄ
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在节能、安全、环保成为社会经济发展三大主题的今天．镁合金以其轻质、吸震降噪、环保等特点在交通工具、３Ｃ产品、航空航天器、军工兵器等许多领域得到大量应用并成为世界各国关注的焦点【Ⅷ。目前商用镁合金大部分是Ｍｇ．Ａｌ－ｚｎ系压铸镁合金．与铸造镁合金相比，变形镁合金有更好的发展和应用前景。经塑性变形后的镁合金材料可获
收稿日期：２００９．０６．０４
基金项目：重庆市科技攻关项目（ＣＳＴＣ，２００８ＡＢ４１ｌ１）
作者简介：原帅（１９８４一）．男，内蒙古呼和浩特人，硕士研究生．从
事镁合金金属材料研究；电话：１５８０８０６０６３２：
得更高的强度、更好的延展性及更多样化的力学性能，可以满足不同场合结构件的使用要求嗍。国内外学者已先后对镁合金塑性变形方法。例如：挤压、扎制、径等角挤压等进行了大量的研究。挤压铸造＋等温模锻复合成形工艺是结合了铸造的技术经济性和锻造构件的良好力学性能的新型生产工艺，尚少见报道。由于镁合金的性能与晶粒度高度相关．因此考虑在材料挤压铸造成形后，引入塑性变形细化其组织，则可以更充分地发挥镁合金材料比性能高的优势。
本文研究了不同变形量对ＡＺ８１镁合金挤压铸坯在一定温度下模锻后微观组织和性能的影
１
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《热加工工艺》２００９年第３８卷第２ｌ期
金属铸锻焊技术ｌｃａＳｔｉｎｇ．Ｆｏｒｇｊｎｇ・ｗｅＩｄｉｎｇ
响，及其演变规律。此外，还通过拉伸断口形貌的扫描电镜分析，确定了不同变形量锻后ＡＺ８１镁合金的拉伸断裂机制。
２００９年１１月
显微试样经平整端面、预磨抛光和３％的硝
酸酒精腐蚀后，采用ⅪＰ一６Ａ型光学显微镜进行
组织形貌观察。拉伸试验是在ＷＤ、Ⅳ３１００Ｗ万能电子试验拉伸机上进行（拉伸速度ｌ删州ｍｉｎ），采用ＴＥＳＣＡＮ—ＶＥＧＡⅡ扫描电镜进行拉伸断口形貌观察。
１实验材料及方法
实验材料选用商用ＡＺ９ｌＤ、纯镁作为原材料．ＡＺ９１合金主要成分符合ＧＢ厂ｒ１９０７８．２００３标准。在５００ｋｇ电炉内加入适量的ＡＺ９ｌＤ镁合金，在Ｎ２．卜０．２％ＳＦ６混合气体保护下进行熔化，待其全部熔化，熔体温度升高到７２０℃时，加入纯Ｍｇ、纯ｚｎ，得到Ａｚ８ｌ镁合金，其化学成分（质量分数，％）为：８．１６Ａｌ，０．６２Ｚｎ，０．２ｌＭｎ，０．０２Ｓｉ，０．００４Ｆｅ，０．００１６Ｃｕ，０．０００５Ｎｉ，其余为Ｍｇ。在ＤＣＣ８００压铸机上采取间接式挤压铸造方法成型，得到如图１（ａ）所示的挤压铸坯。
（ａ）
２实验结果分析
２．１组织分析
图２为ＡＺ８１镁合金挤压铸坯模锻前后的宏观组织照片。变形前的挤压铸态组织存在少量偏析．晶粒没有明显取向。锻压变形后材料组织在宏观上出现明显的流线分布．这是由于塑性变形过程中应力分布不均出现了不同的变形区域。为了对不同变形区的组织进行对比分析，分别在各区域选取不同的组织观察点进行了观察．具体观察点的位置分布如图２（ｂ）所示。
（ｂ）
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图１
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挤压铸造件（ａ）及模锻铸坯尺寸（ｂ）
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（ｂ）模压态－组织观察点●锻压方向
根据０～６０％的不同变形量。模锻铸坯按图１Ｏ）的试样尺寸通过线切割制备，锻后直接得到ＡＳＴＭＢ５５７Ｍ．０６标准的拉伸试样，其试样为标距２５ｍｍ，厚度４ｍｍ。模锻试验方法为先将试样在４００℃加热炉中保温２０ｍｉｎ，然后在２ＭＮ液压机上对铸坯进行等温模锻，其模具温度４００℃，锻压变形速度２删耐ｓ。
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Ａｚ８ｌ挤压铸坯模锻前后宏观组织对照图
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图３为变形量４０％时各组织观察点放大后的显微组织。从图３（ａ）、（ｂ）可以看出，难变形区与小变形区的基体变形程度很小，组织接近铸态，小变形区晶粒沿垂直锻压方向被一定程度的拉长：
Ｆｊｇ．３
网３变形量４０％时不同区域的变形组织
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２００９，Ｖ．０１．３８，Ｎｏ．２
１
上半月出版
图３（ｃ）是大变形区域边缘的组织，其基体已经开始变形，晶粒尺寸明显减小，部分晶界上出现了少量的动态再结晶组织：图３（ｄ）是试样中心部位上的大变形组织，可见明显的流线型带状组织，基体相周围出现明显的动态再结晶晶粒，再结晶晶粒沿垂直压力方向形成了动态再结晶织构。
图４为不同变形量锻后试样中心的低倍显微组织形貌。锻后低倍组织由深色的流线型组织和由压编而被拉长的原始晶粒组成。随着变形量的增加。大变形区的流线型织构区域增加。大变形区边缘组织进一步得到细化。难变形区域逐渐减少。
由图５（ａ）可见，挤压铸造合金组织是由尺寸较大的树枝状ｄ．Ｍｇ相和旱不连续网状分布于品界
ｃａｓ缸ｇ・Ｆｏｆｇｈ唱．ｗｅｌｄｉｎｇｌ金属铸锻焊技术
的共晶Ｂ．Ｍｇ，７Ａｌ，：相组成。挤压铸造过程中，合金在较大的冷却速度下的凝同过程均是在非平衡条件下进行的，初生仅．Ｍｇ中的溶质Ａｌ来不及扩散均匀化．致使溶质Ａｌ在尚未凝固的液相中富集超过溶解度极限，使凝固组织中产生大量共晶组织。
由图５（ｂ）～（ｄ）可知，合金在４００℃等温模压的变形主要以动态再结晶为主。变形量为２０％时，基体变形程度较小，个别原始晶粒被拉长，晶粒有所细化但没有出现明显的动态再结晶现象。当变形量为４０％时，垂直于压力方向的被拉长的晶粒开始破碎．围绕着基体相晶界形成一定量的动态再结晶晶粒。说明此时已达到了动态再结晶的临界变形量，但再结品并不完全；图５（ｄ）为６０％
Ｆｉｇ．４
图４不Ｉ司变形最锻后试样中部的低倍显微组织
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图５不同变形量大变形区中心的高倍牡微组织
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的变形量组织．基体相形状发生了明显的变化，拉长的原始晶粒基本消失，被大量细小的等轴晶粒所取代．晶粒明显得到细化，动态再结晶过程较为完全。
由以上观察可知．等温模锻时，变形量对合金的组织产生明显的影响。变形量越大，合金的晶粒越细小，动态再结晶进行得越充分。另外，在ａ．Ｍｇ基体中存在大量的大角度亚晶及高密度的位错缠《热加工工艺》２００９年第３８卷第２ｌ期
结．位错密度随变形量的增大而明显增加。在实际预铸坯结构设计以及模腔设计过程中，控制关键部位的塑性变形量超过４０％．将有利于获得均匀致密的合金组织。２．２常温力学性能分析
表ｌ为Ａｚ８ｌ镁合金在不同变形量下的拉伸力学性能。与铸态相比，锻压后合金随着变形率的增加强度和塑性都有明显的提高。当变形量为
３
金属铸锻焊技术ｌｃａｓ曲ｇ・Ｆｏ啦ｇ・ｗｅｌｄｉｎｇ
表ｌ
２伽１９年１１月
合金强度就越高。因此，锻造变形后，随着变形量的增加，合金的动态再结晶程度增加，细小的等轴晶组织增多，晶粒不断得到细化．合金的综合力学性能明显提高。
２．３拉伸断口形貌及分析
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挤压铸造ＡＺ８１合金不同变形■下的力学性能
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伸长率（％）
４０％变形量６０％变形量
不同变形量下拉伸试样断口的ＳＥＭ照片如
图６所示．试样断口都表现出一种混合的断裂特征。图６（ａ）的铸态断口由细小韧窝和不同高度的解理平面组成，存在少量撕裂棱，表现出明显的准解理断裂＋韧性断裂的特征。从局部的断口特征可以看出铸态断口沿晶界的共晶体扩张。导致呈现高度混合的韧脆混合断口延晶界形成；图６（ｂ）
６０％时，动态再结晶进行较完全．材料抗拉强度与屈服强度与铸态相比分别增加了２３％和１６．７％，伸长率增加了４９％。变形量对合金性能的影响主要与中心大变形区的动态再结晶程度有关。根据Ｈａｌｌ—Ｐｅｔｃｈ公式（矾＝ｃｒ０＋Ｉ｜｝∥加），晶粒细化程度与合金强度成正比例关系。晶粒越细小，组织越均匀，
图６
Ｆｉｇ．６
Ｆｍｃｔｕｒｃ不同变形晕锻后拉伸断口的ＳＥＭ形貌
ＳＥＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＡＺ８ｌａｆＩｅｒｄｉ虢ｒｃｎｔｃｏｍｐｒｅｓｓｉ∞
～（ｄ）的模锻试样均由大量细小的韧窝和撕裂棱组成，并存在一定数量的解理台阶，随着变形量的增加，撕裂棱和解理台阶变得更小，韧窝增多，当变形量足够大的时候，解理台阶消失。出现河流花样，材料韧性变得更高。
和１６．７％，伸长率增加了４９％。
（３）ＡＺ８ｌ镁合金在Ｏ～６０％的不同变形量下，试样的断口均表现为准解理断裂特征。随着变形量的增加。由脆性断裂特征为主发展为韧性断裂特征为主；当变形量达到６０％时，韧窝明显增多，出现河流花样的韧性断裂特征。
３
结论
参考文献：
（１）ＡＺ８ｌ镁合金挤压铸造坯经不同变形量
【１】
曹韩学．龙思远．多场交互作用下镁合金塑性变形研究田．【２】
中国机械工程，２００７，１８（３）：３６１．３“，
锻压变形后．宏观组织均呈现出交叉的流线型形貌，形成了不同的变形区域；流线型织构随着变形量的增加逐渐增多。变形量越大，合金的晶粒越细小．动态再结晶进行得越充分；当变形量为６０％时。合金的基体相形状发生了明显的变化，拉长的原始晶粒基本消失，出现了大量的等轴晶粒，动态再结晶过程较为完全。
（２）Ａｚ８１镁合金挤压铸坯经模锻变形后，综合力学性能有所提高，强度和伸长率随着变形量
［６】【４】
翟秋亚，袁森，蒋百灵．变形量对Ａｚ９ｌ镁合金Ｓｍ执半固态组织形成的影响［Ｊ】．铸造技术，２００５，（４）：２９２—２９５．
【３】李东南，范新风．翁瑞珠．ＡＺ９ｌＤ镁合金挤压铸造组织与性能的研究［Ｊ】．・铸造技术．２００６，（３）：２７３－２７４．
王智祥．谢建新，刘雪峰，等．形变及时效对Ａｚ９１镁合金组织和力学性能的影响叨．金属学报，２００７，１３（９）：９２０－９２４．
【５】
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ｍ咿ｌ船ｉ岫【Ｊ】．Ａｃｔａ
ａ１．１９８２，３０：１９０９－１９１９．
李淑渡，邹志文，吴昆，等．ＡＺ９ｌＤ镁合金高温压缩过程中的微观组织演变【Ｊ】．
中国有色金属学报．２００７，１７（７）：
的增加而大幅提高。当变形量为６０％时，材料抗拉强度和屈服强度与铸态相比分别增加了２３％
４
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上半月出版
ｃａ蚰ｇ－Ｆｏｒｇｍｇ・ｗｃｌ咖ｇｌ金属铸锻焊技术
●实验与研究●
变形量对铸锻复合成形ＡＺ８１材料
组织与性能的影响
原帅。龙思远。廖慧敏。肖华强
（重庆大学材料科学与工程学院．重庆４０００３０）
摘要：通过对ＡＺ８ｌ镁合金挤压铸坯进行等温模锻实验，研究在铸锻复合成形工艺中．不同变形量下锻压过程中材料组织和性能的演变规律。结果表明：在不同变形量下锻压后，材料宏观组织均出现明显的流线型分布，不同变形区在微观上呈现出不同的变形组织；随着变形量的增大，流线型组织增多，大变形区的组织更加细化，动
态再结晶过程更加充分，合金综合力学性能大幅提高；当变形量为６０％时，材料抗托强度达到２７８．０６Ⅷａ，屈服强度达到１６１．２４Ⅷａ，伸长率达到１１．３６％。通过扫描电镜分析，试样的断口均表现为准解理断裂特征；随着变形量
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关键词：变形量；ＡＺ８ｌ镁合金；铸锻复合成形
中图分类号：ＴＧｌ４６．２
文献标识码：Ａ
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ｄｅｇｒｅｅ；Ａｚ８ｌ
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在节能、安全、环保成为社会经济发展三大主题的今天．镁合金以其轻质、吸震降噪、环保等特点在交通工具、３Ｃ产品、航空航天器、军工兵器等许多领域得到大量应用并成为世界各国关注的焦点【Ⅷ。目前商用镁合金大部分是Ｍｇ．Ａｌ－ｚｎ系压铸镁合金．与铸造镁合金相比，变形镁合金有更好的发展和应用前景。经塑性变形后的镁合金材料可获
收稿日期：２００９．０６．０４
基金项目：重庆市科技攻关项目（ＣＳＴＣ，２００８ＡＢ４１ｌ１）
作者简介：原帅（１９８４一）．男，内蒙古呼和浩特人，硕士研究生．从
事镁合金金属材料研究；电话：１５８０８０６０６３２：
得更高的强度、更好的延展性及更多样化的力学性能，可以满足不同场合结构件的使用要求嗍。国内外学者已先后对镁合金塑性变形方法。例如：挤压、扎制、径等角挤压等进行了大量的研究。挤压铸造＋等温模锻复合成形工艺是结合了铸造的技术经济性和锻造构件的良好力学性能的新型生产工艺，尚少见报道。由于镁合金的性能与晶粒度高度相关．因此考虑在材料挤压铸造成形后，引入塑性变形细化其组织，则可以更充分地发挥镁合金材料比性能高的优势。
本文研究了不同变形量对ＡＺ８１镁合金挤压铸坯在一定温度下模锻后微观组织和性能的影
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Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｑ枷《Ｐｙａｈｏｏ．ｃ０１１１．∞
《热加工工艺》２００９年第３８卷第２ｌ期
金属铸锻焊技术ｌｃａＳｔｉｎｇ．Ｆｏｒｇｊｎｇ・ｗｅＩｄｉｎｇ
响，及其演变规律。此外，还通过拉伸断口形貌的扫描电镜分析，确定了不同变形量锻后ＡＺ８１镁合金的拉伸断裂机制。
２００９年１１月
显微试样经平整端面、预磨抛光和３％的硝
酸酒精腐蚀后，采用ⅪＰ一６Ａ型光学显微镜进行
组织形貌观察。拉伸试验是在ＷＤ、Ⅳ３１００Ｗ万能电子试验拉伸机上进行（拉伸速度ｌ删州ｍｉｎ），采用ＴＥＳＣＡＮ—ＶＥＧＡⅡ扫描电镜进行拉伸断口形貌观察。
１实验材料及方法
实验材料选用商用ＡＺ９ｌＤ、纯镁作为原材料．ＡＺ９１合金主要成分符合ＧＢ厂ｒ１９０７８．２００３标准。在５００ｋｇ电炉内加入适量的ＡＺ９ｌＤ镁合金，在Ｎ２．卜０．２％ＳＦ６混合气体保护下进行熔化，待其全部熔化，熔体温度升高到７２０℃时，加入纯Ｍｇ、纯ｚｎ，得到Ａｚ８ｌ镁合金，其化学成分（质量分数，％）为：８．１６Ａｌ，０．６２Ｚｎ，０．２ｌＭｎ，０．０２Ｓｉ，０．００４Ｆｅ，０．００１６Ｃｕ，０．０００５Ｎｉ，其余为Ｍｇ。在ＤＣＣ８００压铸机上采取间接式挤压铸造方法成型，得到如图１（ａ）所示的挤压铸坯。
（ａ）
２实验结果分析
２．１组织分析
图２为ＡＺ８１镁合金挤压铸坯模锻前后的宏观组织照片。变形前的挤压铸态组织存在少量偏析．晶粒没有明显取向。锻压变形后材料组织在宏观上出现明显的流线分布．这是由于塑性变形过程中应力分布不均出现了不同的变形区域。为了对不同变形区的组织进行对比分析，分别在各区域选取不同的组织观察点进行了观察．具体观察点的位置分布如图２（ｂ）所示。
（ｂ）
避等殍显搿
１００
匿案蛩，
Ｅ兰篓手磊兰三跫吼，４０％
巨≥写寻三盘骨，：％
图１
Ｆｉｇ．１
挤压铸造件（ａ）及模锻铸坯尺寸（ｂ）
Ｔｈｅｓｑｕｅｅｚｅ－ｃａｓｔｉｎｇｗｏｒｌ（ｐｉｅｃｅ（ａ）ａｎｄｔｈｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎ
ｏｆｄｉｅ－ｆｏｒｇｉＩｌｇｂｌａｎｋ（ｂ）
（ｂ）模压态－组织观察点●锻压方向
根据０～６０％的不同变形量。模锻铸坯按图１Ｏ）的试样尺寸通过线切割制备，锻后直接得到ＡＳＴＭＢ５５７Ｍ．０６标准的拉伸试样，其试样为标距２５ｍｍ，厚度４ｍｍ。模锻试验方法为先将试样在４００℃加热炉中保温２０ｍｉｎ，然后在２ＭＮ液压机上对铸坯进行等温模锻，其模具温度４００℃，锻压变形速度２删耐ｓ。
罔２
Ｆｉｇ．２
Ａｚ８ｌ挤压铸坯模锻前后宏观组织对照图
Ｍａｃｒｏｓ仃ｕｃｔｕｒｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆＡＺ８ｌ
ｓｑｕｅｅｚｅ－ｃａＳｔｉｆｌｇ
图３为变形量４０％时各组织观察点放大后的显微组织。从图３（ａ）、（ｂ）可以看出，难变形区与小变形区的基体变形程度很小，组织接近铸态，小变形区晶粒沿垂直锻压方向被一定程度的拉长：
Ｆｊｇ．３
网３变形量４０％时不同区域的变形组织
Ｍｉｃｒｏ蛐ｍｃｔ山．ｅｏｆｄｉ行ｅｒｅｎｔｄｃｆｏ咖ａｔｉｏｎｚｏｎｅｓａ舭ｒ４０％ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ
２
Ｈｏｔ
Ｗｏｒｋｊｎｇ
ＴｅｃｈＩｌｏｌｏｇｙ
２００９，Ｖ．０１．３８，Ｎｏ．２
１
上半月出版
图３（ｃ）是大变形区域边缘的组织，其基体已经开始变形，晶粒尺寸明显减小，部分晶界上出现了少量的动态再结晶组织：图３（ｄ）是试样中心部位上的大变形组织，可见明显的流线型带状组织，基体相周围出现明显的动态再结晶晶粒，再结晶晶粒沿垂直压力方向形成了动态再结晶织构。
图４为不同变形量锻后试样中心的低倍显微组织形貌。锻后低倍组织由深色的流线型组织和由压编而被拉长的原始晶粒组成。随着变形量的增加。大变形区的流线型织构区域增加。大变形区边缘组织进一步得到细化。难变形区域逐渐减少。
由图５（ａ）可见，挤压铸造合金组织是由尺寸较大的树枝状ｄ．Ｍｇ相和旱不连续网状分布于品界
ｃａｓ缸ｇ・Ｆｏｆｇｈ唱．ｗｅｌｄｉｎｇｌ金属铸锻焊技术
的共晶Ｂ．Ｍｇ，７Ａｌ，：相组成。挤压铸造过程中，合金在较大的冷却速度下的凝同过程均是在非平衡条件下进行的，初生仅．Ｍｇ中的溶质Ａｌ来不及扩散均匀化．致使溶质Ａｌ在尚未凝固的液相中富集超过溶解度极限，使凝固组织中产生大量共晶组织。
由图５（ｂ）～（ｄ）可知，合金在４００℃等温模压的变形主要以动态再结晶为主。变形量为２０％时，基体变形程度较小，个别原始晶粒被拉长，晶粒有所细化但没有出现明显的动态再结晶现象。当变形量为４０％时，垂直于压力方向的被拉长的晶粒开始破碎．围绕着基体相晶界形成一定量的动态再结晶晶粒。说明此时已达到了动态再结晶的临界变形量，但再结品并不完全；图５（ｄ）为６０％
Ｆｉｇ．４
图４不Ｉ司变形最锻后试样中部的低倍显微组织
ＭｉｃｍｓｍＩｃｔｕｒｅｏｆ山ｅｃｅｎｔｅｒｏｆｓｑｕｅｅｚｅ—ｃａｓｔｉｎｇＡＺ８１ａＲｅｒｄｉ脏ｒｅｎｔｃｏｍｐｒｃｓｓｉｏｎ
Ｆ唔５
Ｍｉｃｒｏ咖ｃｔＩｌｒｅｏｆｔｈｅｃ印ｔｃｒｏｆｌａｒｇｅｄｅｆｂｍａｔｉｏｎ
图５不同变形量大变形区中心的高倍牡微组织
ｚｏｎｅｏｆｓｑｕｅｅｚｃ—ｃａｓｔｉＩｌｇＡｚ８ｌａｆｔｅｒｄｉ位ｒａｌｔｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ
的变形量组织．基体相形状发生了明显的变化，拉长的原始晶粒基本消失，被大量细小的等轴晶粒所取代．晶粒明显得到细化，动态再结晶过程较为完全。
由以上观察可知．等温模锻时，变形量对合金的组织产生明显的影响。变形量越大，合金的晶粒越细小，动态再结晶进行得越充分。另外，在ａ．Ｍｇ基体中存在大量的大角度亚晶及高密度的位错缠《热加工工艺》２００９年第３８卷第２ｌ期
结．位错密度随变形量的增大而明显增加。在实际预铸坯结构设计以及模腔设计过程中，控制关键部位的塑性变形量超过４０％．将有利于获得均匀致密的合金组织。２．２常温力学性能分析
表ｌ为Ａｚ８ｌ镁合金在不同变形量下的拉伸力学性能。与铸态相比，锻压后合金随着变形率的增加强度和塑性都有明显的提高。当变形量为
３
金属铸锻焊技术ｌｃａｓ曲ｇ・Ｆｏ啦ｇ・ｗｅｌｄｉｎｇ
表ｌ
２伽１９年１１月
合金强度就越高。因此，锻造变形后，随着变形量的增加，合金的动态再结晶程度增加，细小的等轴晶组织增多，晶粒不断得到细化．合金的综合力学性能明显提高。
２．３拉伸断口形貌及分析
７．６２８．８０１０．１６１１＿３６
挤压铸造ＡＺ８１合金不同变形■下的力学性能
ＴｈｅｍｅｃｈａＩｌｉｃａＩｐｒｏｐｅｎｉ髑ｏｆＡＺ８ｌ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍｐｒｅ醛ｉｏｎ
Ｔａｂ．１
ａｆｔ盯
合金状态挤压铸态
２０％变形量
抗托强度／ＭＰａ屈服强度／ＭＰａ
２２６．１４２３２．６９２５７．４２２７８．０６
１３８．１７１４６．１２１５０．０６１６Ｉ．２４
伸长率（％）
４０％变形量６０％变形量
不同变形量下拉伸试样断口的ＳＥＭ照片如
图６所示．试样断口都表现出一种混合的断裂特征。图６（ａ）的铸态断口由细小韧窝和不同高度的解理平面组成，存在少量撕裂棱，表现出明显的准解理断裂＋韧性断裂的特征。从局部的断口特征可以看出铸态断口沿晶界的共晶体扩张。导致呈现高度混合的韧脆混合断口延晶界形成；图６（ｂ）
６０％时，动态再结晶进行较完全．材料抗拉强度与屈服强度与铸态相比分别增加了２３％和１６．７％，伸长率增加了４９％。变形量对合金性能的影响主要与中心大变形区的动态再结晶程度有关。根据Ｈａｌｌ—Ｐｅｔｃｈ公式（矾＝ｃｒ０＋Ｉ｜｝∥加），晶粒细化程度与合金强度成正比例关系。晶粒越细小，组织越均匀，
图６
Ｆｉｇ．６
Ｆｍｃｔｕｒｃ不同变形晕锻后拉伸断口的ＳＥＭ形貌
ＳＥＭｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＡＺ８ｌａｆＩｅｒｄｉ虢ｒｃｎｔｃｏｍｐｒｅｓｓｉ∞
～（ｄ）的模锻试样均由大量细小的韧窝和撕裂棱组成，并存在一定数量的解理台阶，随着变形量的增加，撕裂棱和解理台阶变得更小，韧窝增多，当变形量足够大的时候，解理台阶消失。出现河流花样，材料韧性变得更高。
和１６．７％，伸长率增加了４９％。
（３）ＡＺ８ｌ镁合金在Ｏ～６０％的不同变形量下，试样的断口均表现为准解理断裂特征。随着变形量的增加。由脆性断裂特征为主发展为韧性断裂特征为主；当变形量达到６０％时，韧窝明显增多，出现河流花样的韧性断裂特征。
３
结论
参考文献：
（１）ＡＺ８ｌ镁合金挤压铸造坯经不同变形量
【１】
曹韩学．龙思远．多场交互作用下镁合金塑性变形研究田．【２】
中国机械工程，２００７，１８（３）：３６１．３“，
锻压变形后．宏观组织均呈现出交叉的流线型形貌，形成了不同的变形区域；流线型织构随着变形量的增加逐渐增多。变形量越大，合金的晶粒越细小．动态再结晶进行得越充分；当变形量为６０％时。合金的基体相形状发生了明显的变化，拉长的原始晶粒基本消失，出现了大量的等轴晶粒，动态再结晶过程较为完全。
（２）Ａｚ８１镁合金挤压铸坯经模锻变形后，综合力学性能有所提高，强度和伸长率随着变形量
［６】【４】
翟秋亚，袁森，蒋百灵．变形量对Ａｚ９ｌ镁合金Ｓｍ执半固态组织形成的影响［Ｊ】．铸造技术，２００５，（４）：２９２—２９５．
【３】李东南，范新风．翁瑞珠．ＡＺ９ｌＤ镁合金挤压铸造组织与性能的研究［Ｊ】．・铸造技术．２００６，（３）：２７３－２７４．
王智祥．谢建新，刘雪峰，等．形变及时效对Ａｚ９１镁合金组织和力学性能的影响叨．金属学报，２００７，１３（９）：９２０－９２４．
【５】
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ｍ咿ｌ船ｉ岫【Ｊ】．Ａｃｔａ
ａ１．１９８２，３０：１９０９－１９１９．
李淑渡，邹志文，吴昆，等．ＡＺ９ｌＤ镁合金高温压缩过程中的微观组织演变【Ｊ】．
中国有色金属学报．２００７，１７（７）：
的增加而大幅提高。当变形量为６０％时，材料抗拉强度和屈服强度与铸态相比分别增加了２３％
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