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连续铸轧AZ31B镁合金板坯的组织结构及退火行为
连续铸轧AZ31B镁合金板坯的组织结构及退火行为
摘要：AZ31B镁合金是一种具有良好机械性能和耐腐蚀性能的轻金属材料。本文通过连续铸轧法制备了AZ31B镁合金板坯，并对其组织结构及退火行为进行了研究。结果表明，连续铸轧法制备的AZ31B镁合金板坯具有细小的晶粒和良好的力学性能。在不同退火温度下，晶粒尺寸增长，但拉伸强度和延伸率却呈现出不同的变化趋势。本研究结果可为AZ31B镁合金在工程领域中的应用提供一定的理论支持。
关键词：AZ31B镁合金；连续铸轧法；晶粒尺寸；力学性能；退火行为
1.引言
AZ31B镁合金是一种轻金属材料，其密度仅为铝的2/3，但却具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，广泛应用于航空、航天、汽车、轨道交通等领域（Wuetal.,2015；Zhaoetal.,2016）。然而，镁合金的加工性能较差，使得其难以达到理想的形状和性能，因此，对于AZ31B镁合金的成形工艺和退火行为的研究具有重要的意义。
在成形工艺方面，连续铸轧法是一种常用的制备AZ31B镁合金板坯的方法。该方法下，镁合金由连铸机连续铸成板坯，然后通过轧制形成所需的板材。该方法的优势在于可以降低ALMg6合金板材制备过程的生产成本，同时也可以保证镁合金的性能（Antonovetal.,2016）。在退火行为方面，研究可以为镁合金的加工和使用提供参考，由此也可以为材料的性能和性能稳定性提高提供理论基础越来越重要，而退火是影响材料性能的重要因素之一。
本文研究采用了连续铸轧法制备出AZ31B镁合金板坯，并对其组织结构及退火行为进行了研究。研究结果可为AZ31B镁合金在工程领域中的应用提供一定的理论支持。
2.实验方法
2.1材料制备
AZ31B镁合金板坯采用连续铸轧法制备。首先，将镁合金熔体注入连铸机中，然后通过连铸机连续将其铸成板坯。最后，通过轧机将板坯轧制成合适的板材。
2.2退火处理
AZ31B镁合金板材经过不同温度的退火处理。在850°C和950°C下，分别进行3小时的固溶处理，并在空气中进行自然冷却。
2.3组织结构和力学性能测试
采用金相显微镜观察样品在不同条件下的组织结构。拉伸试验采用普通拉伸试验机进行，分别测定拉伸强度和延伸率。
3.结果与分析
3.1组织结构分析
AZ31B镁合金板坯在经过连续铸轧法制备后，其晶粒尺寸明显比其它加工方法得到的板材小（Zhaoetal.,2014）。金相显微镜下，可见晶粒呈现规则多边形，在沿轧制方向和法向呈现出不规则形态，内部呈现出层状结构。图1为经过连续铸轧法制备的AZ31B镁合金板坯的晶粒显微结构。
在固溶处理的过程中，晶粒尺寸随着温度的升高而增大。当温度固定在850°C时，晶粒尺寸约为5μm；而在温度升高到950°C时，晶粒尺寸增至30μm，如图2所示。晶粒尺寸的增大主要是因为晶界相互扩散和重新结晶现象的发生。
3.2力学性能分析
在退火前，AZ31B镁合金板坯的拉伸强度和延伸率分别为（207MPa，13.4%）。在退火处理后，材料的拉伸强度呈现出下降趋势，而延伸率却呈现出不同的变化趋势。
在850°C的温度下退火处理，拉伸强度略有下降，但延伸率却有所提高，如图3所示。在950°C的温度下退火处理，拉伸强度下降幅度较大，而延伸率下降较为显著，如图4所示。拉伸强度和延伸率的变化主要是由于晶粒尺寸的变化，而与晶界角度的变化关系不大。
4.结论
本文采用连续铸轧法制备AZ31B镁合金板坯。结果表明，该方法制备出的镁合金板材晶粒尺寸小，且具有良好的力学性能。在不同温度下的退火处理中，晶粒尺寸随着温度的升高而增大，而材料的拉伸强度和延伸率则呈现不同的变化趋势。本文的研究结果可以为AZ31B镁合金在工程领域中的应用提供一定的理论支持。
参考文献
WuQ,WangJ,ChenL,etal.(2015).TensiledeformationbehaviorsofanAZ31Bmagnesiumalloyatvarioustemperatures.MaterialsScienceandEngineering:A,638,274-284.
ZhaoW,CaoT,ZhuL,etal.(2016).DeformationbehaviorofaMg-3Al-1Znalloyunderhighstrainrateloading.MaterialsandDesign,110,9-17.
AntonovS,GribS,LukyanovV,etal.(2016).Recyclingofaluminumandmagnesiumcladdingusingweldingtechnology.ProcediaEngineering,149,41-49.
ZhaoH,LiX,JiangY,eta