固溶和预时效处理对挤压AZ80镁合金热拉伸行为及微观组织的影响

摘要

镁合金拥有优异的性能和巨大的应用潜力，符合 2l 世纪材料可持续性和轻量化发展的新要求。探究开发高强度变形镁合金是近来国内外的研究趋势，AZ80镁合金是传统Mg-Al-Zn系变形镁合金中强度较高的合金，具有明显的时效析出强化效应。本文对其进行固溶以及预时效热处理，并结合了热拉伸实验、数值模拟及其它测试手段，研究变形条件和β-Mg17Al12析出相对AZ80镁合金热变形行为以及组织性能的影响。主要工作和结论如下： 在150~400℃区间固溶和预时效镁合金热拉伸应力-应变曲线特征基本相同，温度升高，最大流变应力减小，延伸率增加，呈典型的动态再结晶(DRX)过程。相同温度下，预时效试样的再结晶体积分数明显高于固溶试样，而预时效试样再结晶的开始温度提前于固溶试样50℃左右。 温度及变形程度对固溶时效AZ80镁合金热拉伸变形后的微观组织有显著影响，其中温度是主要的影响因素之一。温度小于300℃，随着温度和变形量的增加，DRX晶粒体积分数及析出的β相粒子体积分数相应提高，晶粒得到明显细化；高温(≥300℃)发生完全动态再结晶，随着温度增加，合金晶粒尺寸变大。 热拉伸过程发生了动态析出(dynamic precipitation, DP)现象，沿等轴晶晶界或DRX晶界动态析出β相粒子，预时效析出相为合金提供更多的晶核核心，起到明显的晶粒细化作用。 预时效析出相对镁合金的热拉伸性能有一定的影响。在150~300℃区间，预时效合金抗拉强度大幅减小，延伸率明显提高；当温度高于300℃时合金抗拉强度得到提高；250~300℃为固溶和预时效合金力学性能的临界转变温度区间。 固溶和预时效镁合金热拉伸断口均呈韧性断裂，无析出相试样为沿晶界断裂，而有析出相试样则沿基体和析出相的界面处发生断裂。 此外，运用数值模拟对AZ80镁合金热拉伸过程进行了模拟，模拟结果与实验结果基本吻合。

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