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变形镁合金挤压-剪切复合制备新技术研究
摘要
变形镁合金是一种极具潜力的轻量化材料，其应用范围广泛，但其制备过程中存在强烈的挑战。本文以变形镁合金为研究对象，采用了一种新型的制备技术——挤压-剪切复合，对其性能进行了深入的研究。结果表明，该技术可以有效的提高镁合金的综合性能，提高了其力学强度和塑性变形能力。同时，还通过显微观察和断口形貌观察，发现该方法制备的应变镁合金的形态和组织结构均得到了明显的优化。本文提供了一种新的思路和技术手段以进一步推动变形镁合金的应用研究。
关键词：变形镁合金；挤压-剪切复合；力学性能；组织结构
Abstract
Deformedmagnesiumalloysareapromisinglightweightmaterialwithawiderangeofapplications,buttheirproductionprocessespresentsignificantchallenges.Thispaperfocusesondeformedmagnesiumalloysandstudiestheirpropertiesusinganewtypeofmanufacturingtechnology-extrusion-shearcomposite.Theresultsshowthatthistechnologycaneffectivelyimprovethecomprehensiveperformanceofmagnesiumalloys,increasingtheirmechanicalstrengthandplasticdeformationability.Additionally,byobservationusingmicroscopesandexaminationoffracturemorphology,itwasdiscoveredthatextrusion-shearingresultedintheoptimizationofthemorphologyandstructuralorganizationoftheappliedmagnesiumalloy.Thispaperprovidesanewdesignandtechnicalmeanstofurtherpromotetheapplicationofdeformedmagnesiumalloys.
Keywords:deformedmagnesiumalloy;extrusion-shearcomposite;mechanicalproperties;microstructure
Introduction
汽车、航空航天、船舶等领域的快速发展带来了对轻量化材料的更高要求。作为轻量化材料的主要代表之一，变形镁合金因其良好的力学性能、优异的防腐蚀性能、良好的耐热、潜在的高比强度等优点而备受关注。然而，受到制备工艺和组织结构限制，镁合金中仍然存在着低的塑性、低的拉伸强度和低的总变形能力的不足。
挤压制备是一种广泛应用的镁合金制备方法，但其在一定程度上受到单向形变的限制。因此，目前许多形变镁合金都通过多道次后续加工来进行进一步的形变加工。然而，这种多道次加工的复杂流程不仅耗时而且增加了成本。
近年来，越来越多的研究人员开始关注挤压-剪切复合制备技术。这种方法通过将金属材料压制在挤压模中，然后沿着横向切割进行切割，能够实现多向挤压和剪切形变的复合加工。因此，该技术能够在相对较短的时间内，实现高强度、高塑性和良好的形变能力的合金制备。
本文主要研究应变镁合金的挤压-剪切复合制备方法，并探讨该方法对应变镁合金性能的影响。
MaterialsandMethods
在这项研究中，我们选用了热膨胀率为1.73%(20-100℃)和熔点为651℃的不锈钢(SUS304)钢作为模具材料。变形镁合金AZ31经预压制备成棒材，再进行挤压-剪切复合加工，制备成为直径为6.0mm、厚度为2.0mm的圆柱形样品。
我们用标准的金相组织观察方法和扫描电镜(SEM)观察方法应变镁合金制备的过程和结果，进一步分析制备材料的组织结构和显微组织形态。机械测试包括拉伸和压缩试验，以评价应变镁合金挤压-剪切复合制备后的力学性能。
ResultsandDiscussion
金相和SEM观察结果表明，挤压-剪切复合制备能够促进变形镁合金晶粒的细化和优化组织形态。与单向压缩相比，应变后的变形镁合金的晶粒大小明显减小，分布均匀。通过SEM可以看到铝、锌与镁的金属元素相互分离形成了中间相，锌与镁之间的固溶度可以进一步降低并导致中间相的形成。挤压-剪切复合制备后，晶格内的纠错得到了有效修正，明显提高了晶格的强度和韧性。
力学测试结果表明，挤压-剪切复合制备的AZ31变形镁合金具有优异的力学性能，其