静液挤压镁合金力学性能及组织分析文献综述

 2022-11-23 11:11

静液挤压镁合金性能综述

1.引言

镁合金因其密度低、导热导电性好、阻尼减振性好、具有电磁屏蔽能力等优异的性能,在交通、医疗、通讯和航空航天等领域有着广阔的应用前景。然而,由于镁合金具有密排六方结构,在室温变形条件下的独立滑移系少,导致镁合金在室温下塑性低,变形加工困难。低强度和低温变形能力差,极大地限制了镁合金的应用,已成为阻碍镁合金材料大规模应用的瓶颈问题。发展高性能镁合金材料、提高镁合金的制备加工水平对于实现从资源优势向经济优势的转化具有重要意义。

2.镁合金的塑性变形

镁为密排六方结构,室温下的独立滑移系较少,主要的滑移系为{0001}lt;110gt;,导致镁合金在室温下塑性很差,加工变形困难。而静液挤压技术在加工脆性材料方面具有优势,同时可以提高加工后制品的机械力学性能,因此,进行静液挤压镁合金性能与组织分析方面的研究是很有必要的。

静液挤压技术属于塑性成形,又被称为无凸模挤压。静液挤压的工作原理如下:当挤压轴运动时,挤压筒内的挤压介质被压缩,建立起高压环境;介质(多为液体)将挤压筒内的高压传递在坯料表面;坯料在压力作用下,经过模具成形。

与普通挤压相比,静液挤压可以通过挤压介质把压力加在坯料上,使之处在很高三向压应力的包围中,避免了普通挤压中常见的镦粗现象。挤压介质的存在不仅使得坯料和挤压筒之间完全没有摩擦阻力,而且由于其润滑作用,使得模具和坯料之间的摩擦力大大减小。因此,静液挤压可明显改善产品表面的受剪状况,从而较好地避免普通挤压产品表面常出现的缺陷[1]。

3.静液挤压镁合金

利用静液挤压成形金属的思想可追溯到19世纪,英国人Robertson在1893年发表的专利中阐述了高压介质具有的润滑效果及其对金属塑性流动的影响,并提出了金属的塑性会随着液体静压力的增加而增大[2]。20世纪40年代,Bridgman对静液挤压展开了初步的试验研究,直到20世纪60年代,美、英和苏联等国才开始将静液挤压作为一种新型的金属压力加工方法进行研究[3]。苏格兰博斯于1972年建立了大型的静液挤压厂,成为该技术工业应用的标志。从20世纪60年代开始的十余年间,静液挤压技术在美国和苏联的引领下得到了蓬勃的发展,仅这一时期产生的相关专利就有300多项。

SwiostekJ等[4]对商用镁合金进行了静液挤压实验研究,结果表明在100℃的低温下仍可完成镁合金的变形加工,这一温度远低于开启新滑移系所需的温度。VolkovAY等[5]通过室温静液挤压技术,阐述了一种在纯镁中制备出晶粒尺寸为3um的高塑性超细晶结构的方法,对静液挤压态棒材的微观组织和力学性能进行了研究,并指出热激活过程中位错结构的重排和位错阻塞是退火硬化现象产生的原因。BohlenJ等[6]对AZ31镁合金静液挤压成形中组织和织构演变进行了研究,分析了铸态和挤压态材料的微观结构以及晶体织构,探讨了挤压温度和挤压后的冷却等条件对微观组织和力学性能的影响。

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