试议塑性变形对铸态AZ80镁合金材料性能的影响

田爱环

试议塑性变形对铸态AZ80镁合金材料性能的影响

田爱环

（山西职业技术学院，山西太原030006）

随着科学技术的进步，镁合金以其优越的性能，在各种新型材料中异军突起，成为材料研究的一大热门。而塑性变形技术，对于加强镁合金的强度和延展性，使其具有更多样的力学性能。本文就塑性变形对铸态AZ80镁合金材料性能的影响进行了相关研究。

塑性变形；铸态AZ80镁合金

作为一种优质的合金材料——镁合金材料已在汽车、产品及化工等日常制造业中已得到了广泛的应用。而近年，镁合金材料的应用领域已迅速拓展到了国防尖端领域，以及航天、交通、信息产业。随着相关产业的技术不断更新，对于镁合金材料的要求也越来越高。研究发现，与传统的通过铸造、半固态成形等方式加工而成的镁合金产品相比，采用塑性变形工艺可以使镁合金材料获得更高的强度和更佳的延展性，在力学性能方面，可以适应更多样的应用情况。因此，针对镁合金的塑性变形研究已成为目前世界范围内的技术开发目标，这项研究对于镁合金应用领域的进一步拓展具有重要的意义。

1 镁合金概述

镁合金是以镁为基础原料，通过添加AJ、Zn、Mn、Zr和稀土等元素而形成的新型合金材料。由于其具有较高的强度和延展性，在钢铁资源日渐减少的情况下，因其在全球范围内的巨大资源存储量和环保、节能、综合性能出众的特性，在多个领域成功取代了钢铁材料，成为目前应用相当广泛的新型材料之一。同时，由于镁原材的价格相对较为低廉，世界各国都投入了大量的技术力量对其在各个领域的应用进行了开发研究。

随着镁合金技术的不断完善，其性能得到进一步的提高，应用的领域也更广，这使得市场对镁合金的需求量也不断上涨。目前，以镁合金为代表的新型材料正以每年20%的增长速度快速攻占材料市场，作为一种性能优异的绿色工程材料，镁合金必将继铁、铝之后，成为世界第三大金属材料。

然而，镁合金也有其本身的不足之处，如其结构为密排六方晶体结构，滑移系较少，对称性和塑性差，难以在冷加工的条件下实现有效的压力加工，这也是镁合金在应用方面受限的主要原因。而针对镁合金的研究开发主要也是针对其加工工艺进行的不断改进。而塑性变形工艺，在对铸态AZ80镁合金材料性能的影响方面，表现出了较好的效果，是目前针对镁合金研发的重要方向。该工艺通过对镁合金铸坯使其直接成形，对镁合金的成形性对产品的性能不会造成较大影响，但在实际运用中，还缺乏相关的参考依据。本文针对这一问题进行了相关实验，并对实验的结果进行了分析。

2 塑性变形对铸态AZ80镁合金材料性能影响的实验研究

2.1 实验材料和实验过程

实验材料选取了直接浇铸铸锭，并对其化学成分进行分析，分析结果如表1所列。

表1 铸态AZ80镁合金材料成分列表/%

将镁合金铸锭在同一圆周上切割成Φ20 mm的圆柱体，并分别要取成长度为9 mm、13.5 mm、20 mm和30mm，4组材料。然后，将这4组材料进行分别加热。采用630 kN四柱液压机进行压缩试验，将压缩变形温度设定在250℃、300℃、350℃、400℃四个位置，并保温0.5 h.进行压缩时，将4组不同高度的材料全部压缩到5 mm.根据相关公式计算得出其应变量分别是0.6、1.0、1.4、1.8.

将压缩后的试样先用水磨砂纸，再用抛光机打磨抛光，直至表面没有划痕，在完成干燥后，采用5 m l浓硝酸+95m l酒精组成的腐蚀剂进行浸蚀，使其可以在数码金相显微镜下进行微组织的观察。同时进行试样的硬度测量。实验采用的硬度计为洛氏硬度计，其压头直径为1.588 mm，载荷100 kg，硬度加载时间控制在30 s.

2.2 实验结果分析

（1）应变量影响。在400℃温度下，应变量分别为0.6、1.0、1.4、1.8时，铸态金的基体晶粒中的孪生数量随变形程度的增加而呈现出先增后减的特征，在应变量为1.4时，数量达到最多。应变量最大时变形流线表现最明显，晶料形状由圆形沿变形方向延长。

在350℃温度下，应变量分别为0.6、1.0、1.4、1.8时，试样的各项变化与400℃时基本相同。

（2）温度影响。在应变量为1.4的条件下，试样在350℃和400℃温度下在晶粒形状和大小方面的差异很小。当应变量为1.8的条件下，温度对试样的影响与应变量为1.4时基本相同。可见在相同应变量下温度对镁合金几乎不产生影响。

（3）变形参数影响。在350℃温度下，试样的硬度呈现出随应变量的加大而增加的特征。在400℃温度下，试样硬度则呈现出随应变量的加大而减小的特征，但当应变量大于1.4时，试样的硬度又呈现出突然加大的现象。由此可见，温度越高，铸态镁合金的硬度也随之增大，但当应变量超出一定值时，铸态镁合金则呈现出温度越高硬度越小的特征。

（4）性能比较。在350℃温度下，铸态镁合金比均匀化态镁合金拥有更多的孪晶，并在应变量为1.8的情况下，没有出现流线组织，而均匀化态镁合金的晶粒尺寸要大于铸态镁合金。这一现象在400℃温度情况下没有发生改变。

同时，在350℃温度下且应变量小时，铸态镁合金在硬度上不及均匀化态镁合金。而当应变量发生变化，大于一定值时，铸态镁合金在硬度上出现了明显大于均匀化态镁合金的现象，且这一差值在增大到一定值后开始保持恒定。在400℃温度下，应变量的增加反而使铸态镁合金在硬度上的表现更差于均匀化态镁合金，且随着应变量的加大，这个差值也越来越大[1]。

3 结论

根据以上实验，得出以下结论：

（1）在温度相同、应变量不同的情况下，铸态镁合金孪晶数量全随着应变量的增加呈现先增后减的现象，流线组织的出现也在大应变量情况下表现出来。同时，应变量增加会促进铸态镁合金的硬度增加。由此可见，当温度相同时，应变量的增加对铸态镁合金的硬度影响总体上呈现逐渐增大的趋势。

（2）在应变量相同、温度不同的的情况下，铸态镁合金在晶粒细化方面的表现并不突出。同时，当温度上升时，铸态镁合金的可开动滑移系增多，且出现了一定的回复现象，以及再结晶较化表现。由此可见，当应变量相同时，温度的增加对铸态镁合金的硬度影响呈现逐渐降低的趋势。

（3）在低温情况下，铸态镁合金同时存在加工硬化和析出强化的特征，其硬度比均匀态镁合金大。而在高温情况下，由于加工硬化和析出强化，以及细晶强化的综合影响，铸态镁合金的硬度则表现出小于均匀态镁合金的现象。

（4）受实验条件的限制，本次实验采用的变形温度较低，试样出现的变形机制主要表现为孪生变形。同时，由于均匀态镁合金有更多的孪晶，因此在相同条件下，更容易产生孪生变形。

此次实验的最终结果为，当温度在350℃、应变量为1.4的情况下，铸态AZ80镁合金可以达到40 HRB的最高硬度。

[1]王刚，于存龙，张宝红，等.塑性变形对铸态AZ80镁合金材料组织性能的影响[J].热加工工艺，2014（06）：33-36.

Effect of Plastic Deformation on Properties ofas Cast AZ80 Magnesium Alloy

TIAN Ai-huai
（Shanxi Polytechic College，Taiyuan Shanxi 030006，China）

With the advancement of science and technology，magnesium alloy has become a hot topic in the material research because of its superior performance and its outstanding performance in various new materials.The plastic deformation technology，for strengthening the strength of magnesium alloy and ductility，it has a more diverse mechanical properties.In this paper，the influence of plastic deformation on the properties of as-cast AZ80 magnesium alloy was studied.

plastic deformation；as-cast AZ80 magnesium alloy

TG146.2

A

1672-545X（2017）02-0194-02

2016-11-04

田爱环（1975-），女，山西孝义人，研究生，助理讲师，研究方向：材料加工工程镁合金。