镁合金新型塑性成形技术

   2020-09-01 互联网中国铸造网12460
核心提示:镁合金常见的成形技术有挤压成型、锻压成型、轧制成型、冲压及二次成型技术。超塑性成形是镁合金塑性成形研

镁合金常见的成形技术有挤压成型、锻压成型、轧制成型、冲压及二次成型技术。超塑性成形是镁合金塑性成形研究的前沿点,其宏观变形特点是大延伸、无缩颈、低流变应力。这使得超塑性成型能实现复杂形状结构件在固态下近净形成形,同时能生产出力学性能好、尺寸精度高、表面粗糙度好的产品。

改善镁及镁合金塑性的途径主要有以下几种:

(1)合金化

合金化的目的是形成有利于塑性的固溶体和化合物,这些都是通过影响c/a改变各晶面的密排程度从而来改变塑性。AgnewSR等研究表明:冶炼过程中通过加入合金元素Li、Y可降低c/a值,显著增加锥面滑移系的激活能力,这样就能够协调c轴方向的应变而提高压缩延展性,提高了塑性成形能力。如镁中加入8%Li后c/a值下降到1.618,激活了菱柱滑移系。

(2)晶粒细化

细化晶粒不仅能提高材料的强度,还能增强材料的塑性(小晶粒晶粒问的晶界更易滑动同时协助大晶粒而变形)。研究表明:当晶粒小于一定尺寸时,材料会呈现明显的延性转变,如镁合金晶粒尺寸细化到81xm以下时,延性转变温度可至室温。

(3)温度和应变速率

对变形镁合金而言,塑性除受合金本身性能影响以外,很大程度上还受变形工艺的影响。变形温度和应变速率影响规律一般是:同一温度下,应变速率越大,则强度越高,塑性越低;在一定温度范围内,变形温度越高,则强度越低,塑性增高。

(4)控制织构

在轧制过程中,镁合金板材内形成强的基面织构,f0001}基面与轧制面平行。冷轧钢板在再结晶退火过程中,由于定向形核和晶粒的择优生长,基面平行于轧制面的晶粒容易长大,造成强的{0001}基面退火组织。在挤压过程中镁合金易形成强的基面丝组织。这些有阻碍基面滑移系的开动,影响了镁合金的塑性成形性能,可以通过控制基面取向,产生织构软化,或者通过等径角挤压工艺来改变织构的变化来增强镁合金的塑性成形性能。

按获得超塑性的条件,超塑性可归为两大类:细晶超塑性和相变超塑性。

①细晶超塑性

细品超塑性又称组织超塑性,是指具有微细等轴晶粒组织的材料在一定的温度区间和一定的应变速率范围内呈现的超塑性。镁合金超塑性成型的核心在晶粒的微细化上,而这主要是通过剧塑性成形(severeplasticdeformation,SPD)获得。SPD技术能制备的最小晶粒尺寸为亚微米的尺寸水平。近年来常用SPD技术如等通道挤压(equM—channelangularextrusion/pressing,ECAE/P)、高压扭转(high—pres—suretorsion,H)和多轴压缩/锻造(multi—axialcom—pressions/forging,MAC/F)制备块体材料的超细晶组织;用反复弯曲和矫直工艺(repetitivecorrugationandstraightening,RCS)、等通道挤压轧制(ECAP—Rolling)、累积叠轧(accumulativerollbonding,ARB)和连续剪切变形(conshearingprocess)等制备具有超细晶组织的板带材。

②相变超塑性

相变超塑性是指金属材料在一定相变的温度范围内和载荷作用下,经多次循环相变或同素异构转变而获得的累积大延伸变形。这种超塑性不要求材料具备微细等轴晶组织,只要求材料发生相变,因而又称转变超塑性或动态超塑性。目前,在镁合金相变超塑性方面研究较少。

(来源:中国铸造装备与技术)


 
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