Ca可起到與稀土元素相近的作用,降低c/a比值、弱化織構(gòu)、細(xì)化晶粒、促進(jìn)非基面滑移開啟。通過高速擠壓(24 m/min),Mg-1Al-0.3Ca-0.5Mn合金不僅可保持較高的屈服強(qiáng)度(~287 MPa),還具有~20%的高延伸率?;诨?柱面位錯交滑移不但可以加速峰時效,還可以顯著提升塑性。Mn的加入可降低柱面滑移CRSS,對塑性提升產(chǎn)生有利作用,Mg-1Mn合金具有~39%的高延伸率。Li的加入同樣可提升鎂合金塑性,促使基軸由基面取向旋轉(zhuǎn)至橫向(TD)。隨Li含量由5%升高至11%,Mg–xLi–3Al–1Sn–0.4Mn合金延伸率由~16%提升至~35%,歸因于晶格類型由密排六方轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方且基面織構(gòu)有所弱化。綜上所述,多元合金化設(shè)計將為新型高塑性鎂合金的發(fā)展開辟新道路。
近些年,超細(xì)晶材料由于強(qiáng)度受到廣泛關(guān)注。然而,較差的塑性阻礙了其應(yīng)用和發(fā)展。近期,研究發(fā)現(xiàn)混晶組織的引入可實現(xiàn)的強(qiáng)塑性結(jié)合。合金成分和含量顯著影響混晶組織形成及演化過程?;炀ЫM織的形成主要是由于不完全動態(tài)再結(jié)晶所致。對于高合金含量鎂合金(如AZ91),易形成大量的第二相,這些第二相將對再結(jié)晶行為產(chǎn)生雙重影響,即促進(jìn)或阻礙再結(jié)晶。大尺寸第二相顆粒將通過顆粒誘導(dǎo)再結(jié)晶(PSN)機(jī)制促進(jìn)再結(jié)晶;同時,沿晶界分布的亞微米級第二相產(chǎn)生釘扎作用,抑制再結(jié)晶行為,從而形成混晶組織。
通常,合金化可起到強(qiáng)化基面滑移、激活非基面滑移、加速交滑移、弱化基面織構(gòu)及細(xì)化晶粒等作用,從而減少基面與非基面滑移間CRSS 差值,提升鎂合金塑性。然而,對于大多數(shù)鎂合金而言,仍難以實現(xiàn)強(qiáng)度和塑性的同步提升。為了獲得高強(qiáng)塑性鎂合金,一方面可通過巧妙的合金成分設(shè)計結(jié)合加工工藝,充分發(fā)揮溶質(zhì)原子合金化作用。例如,提升凝固冷卻速度或采用壓力成形促進(jìn)過飽和固溶體形成,過飽和溶質(zhì)原子不僅可產(chǎn)生額外的固溶強(qiáng)化作用以提高強(qiáng)度,還可以強(qiáng)化軟變形模式(基面滑移或?qū)\生)、促進(jìn)非基面滑移開啟以提高塑性。此外,采用新型加工工藝,通過巧妙設(shè)計并調(diào)控鎂合金微觀組織,亦可實現(xiàn)強(qiáng)塑性同時提升。近期研究發(fā)現(xiàn)引入異構(gòu)/混晶、梯度/層狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)、形成高密度納米析出相/團(tuán)簇和納米孿晶是實現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)材料(包含鎂及其合金)強(qiáng)塑性同步提升行之有效的策略。總之,充分發(fā)揮元素合金化作用并引入異構(gòu)組織,有望為發(fā)展高強(qiáng)塑鎂合金及其應(yīng)用開辟新道路。
AZ31合金的實驗數(shù)據(jù)與位錯爬升蠕變方程吻合良好,并提出了AZ31在673 K時考慮擴(kuò)散、位錯蠕變機(jī)制和晶界滑動的蠕變變形機(jī)理。然而,由于缺乏關(guān)于AZ31合金晶界滑動作用的實驗信息,因此無法詳細(xì)確定蠕變速率方程中的所有參數(shù)。
劇烈塑性變形技術(shù)[5]的發(fā)展以及這些技術(shù)在鎂合金加工中的應(yīng)用為研究這些具有細(xì)晶甚至超細(xì)晶組織的合金高溫行為提供了機(jī)會。
鎂合金是目前工程應(yīng)用中輕的工程金屬材料,具有比重輕、導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽能力強(qiáng)、易于回收等優(yōu)點,被認(rèn)為是21世紀(jì)富于開發(fā)和應(yīng)用潛力的“綠色材料”,目前已在汽車電子、航天、通訊等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。
金屬及合金在一定條件下的流變應(yīng)力應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m大于0.3,表現(xiàn)出特大伸長率(200%~3000%)的性能稱為超塑性。鎂合金的室溫變形能力低,但是在超塑性狀態(tài)下卻有很高的塑性,可利用超塑性加工形狀復(fù)雜的零件與模鍛件。
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