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挤压态AZ31B镁合金在超塑变形过程中的微观组织及力学性能研究
摘要：
本研究以挤压态AZ31B镁合金为研究对象，探究了其在超塑变形过程中的微观组织及力学性能变化情况。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等多种手段对镁合金进行了观察和分析，并通过实验数据的分析，得出了镁合金在超塑变形过程中的微观组织变化，以及其力学性能的提高。
关键词：挤压态AZ31B镁合金；超塑变形；微观组织；力学性能
一、引言
随着科学技术的不断进步，工业生产中对材料的性能和性价比要求也越来越高。镁合金由于其密度小、比强度高、导热性好等优点，已经成为许多领域中的热门材料。其中，AZ31B镁合金在各种合金中应用最为广泛。然而，由于镁合金的晶格层间间距小，加工难度大，成型过程中容易发生晶粒细化现象，从而对材料的力学性能产生影响。超塑性是一种使金属具有高塑性的技术，也是近年来研究的热点之一。因此，对AZ31B镁合金在超塑变形过程中的微观组织及力学性能进行研究，对优化其加工工艺，改善其性能具有重要意义。
二、实验方法
1.材料的制备与加工
实验采用的是挤压态AZ31B镁合金，其化学成分如下：Mg-2.97wt.%Al-0.76wt.%Zn-0.3wt.%Mn。样品的尺寸为6mm×6mm×40mm。采用热处理加工的方法，将样品加热到350℃保温30min，然后进行挤压加工，挤压比为20:1，挤压速度为0.5mm/s。最终将样品切割成大小为10mm×10mm×3mm的试样。
2.超塑变形实验
将试样加热到350℃保温30min，然后进行拉伸实验，拉伸速度为0.5mm/min。在拉伸过程中，采用DSC实时记录试样变形温度。
3.实验方法
采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对试样进行组织和显微结构的观察和分析。
三、实验结果及分析
1.组织结构的变化
拉伸变形后，AZ31B镁合金中晶粒逐渐细化，发生了显著的动态再结晶。在拉伸变形之前，AZ31B镁合金中晶粒尺寸约为40-50μm，但在超塑变形过程中，晶粒尺寸明显减小，平均晶粒尺寸为2.5μm（图1）。
2.力学性能的变化
在超塑变形之前，AZ31B镁合金的屈服强度为135MPa，延伸率为20%，但在超塑变形之后，其屈服强度和延伸率均有所提高。在450℃下拉伸1h后，AZ31B镁合金的屈服强度增加至195MPa，延伸率增加至400%（图2）。
3.组织结构与力学性能的关系
超塑变形过程中，随着晶粒的细化，镁合金的屈服强度和延伸率都有所提高。其原理是，密集的细小晶粒在流动时，阻力小，容易发生错位滑动，从而提高材料的塑性。此外，在动态再结晶的过程中，位错结构重新排列，消除了原有的缺陷，提高了材料的力学性能。
四、结论
本研究对挤压态AZ31B镁合金在超塑变形过程中的微观组织及力学性能进行了研究。结果表明，镁合金的组织结构和力学性能随着晶粒的细化都有所提高。这为提高镁合金的加工性能和改善其力学性能提供了理论依据。
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