對於經過均勻化處理後擠壓的鎂合金擠壓棒,其表層晶粒尺寸與心部的有所不同。隨著擠壓比的增加,表麵尺寸晶粒減小,且與鑄造態材料擠壓後的晶粒大小相似。這表明,均勻處理對擠壓製品的晶粒尺寸影響不大。
鎂合金擠壓棒的組織與擠壓溫度和擠壓速度有關,可以看出,擠壓溫度與速度越低,擠壓製品表層晶粒越細小。給出了擠壓製品表層晶粒尺寸與擠壓溫度和速度之間的關係,從圖中可以看出,擠壓溫度和速度越高,擠壓製品表層平均晶粒尺寸越大,且擠壓溫度對擠壓製品晶粒尺寸的影響較擠壓速度的大,在450℃下擠壓所得的晶粒尺寸比400℃下的大三倍多。
9.2.4.2鎂合金擠壓製品的力學性能
(1) 鎂合金擠壓製品力學性能的變化
擠壓可使鎂合金的鑄態組織得到較大改善,性能得到顯著提高。列出了MB5合金鑄態與擠壓態棒材的力學性能。由表中數據可見,經擠壓後,合金的強度和塑性指標均有所提高。擠壓變形程度越大,效果越明顯,尤其是塑性指標的提高更增加顯著。Murai等人對AZ31B鎂合金擠壓棒材的研究表明,與鑄造態相比,擠壓後的抗拉強度和伸長率均得到了很大提高。擠壓前鑄件的均勻化處理對擠壓製品的抗拉強度影響不大,而伸長率則在進行均勻化處理後大大增加。擠壓比對伸長率的影響亦較抗拉強度的大。在均勻化處理後,隨著擠壓比的增加,棒材的伸長率提高。
擠壓態鎂合金在力學性能上往往呈現各向異性。各向異性的出現主要與兩方麵的因素有關:一方麵是由於在擠壓棒材中形成了纖維組織;另一方麵是由於在擠壓過程中,隨著變形程度增大,鎂合金密排六方晶格的基麵逐步轉向與擠壓方向平行。為MB5擠壓毛坯強度極限的各向異性隨變形程度變化的規律。變形程度增大時,各向異性逐漸減小。擠壓變形程度為50%~70%時,各向異性最明顯。
Kleiner等對AZ61鎂合金擠壓棒材的研究表明,擠壓所得的棒材存在明顯的各向異性,給出了沿與擠壓軸不同角度進行拉伸所得的屈服強度、抗拉強度和伸長率以及進行壓縮所得的壓縮屈服強度。從表中可以看出,隨著與擠壓軸夾角的增大,擠壓棒材的強度降低且變化明顯,而伸長率則先增後減,在夾角為45°處達到最大。
為了減小擠壓製品的異向性,除增大擠壓時的變形程度外,擠壓前對鑄錠均勻化退火也有一定效果。應當指出,擠壓後的鎂合金棒材沿橫截麵上的性能也是不均勻的。為MB2棒材順纖維方向和橫纖維方向性能變化的情況,從圖中可以看出,在橫截麵上棒材邊部的橫向性能比中心部位的高。表列出了MB5鎂合金棒材不同變形程度下力學性能沿縱向和橫向的分布情況,從表中數據可以看出,無論是縱向或橫向,外層力學性能都高於心部的。這是因為擠壓時外層金屬受到剪切變形大,晶間物質和晶內破碎都較大,因此擠壓變形和再結晶後能獲得比心部較好的性能。
(2)影響鎂合金擠壓製品力學性能的因素
合金成分是影響鎂合金擠壓製品力學性能的主要因素。除此以外,其影響因素還包括擠壓溫度、擠壓比、擠壓速度以及均勻化處理等。在擠壓過程中,鎂合金擠壓製品變形和組織上的不均勻性必然要反映在製品的力學性能上。一般是製品的內部和前端的抗拉強度低,伸長率高;外層和後端的抗拉強度高,伸長率低。擠壓製品力學性能的不均勻性還表現在製品的縱向和橫向力學性能的差異上。
給出了鎂合金棒材的力學性能和擠壓溫度的關係,隨著擠壓溫度的升高,擠壓棒材的力學性能降低。為ZK30鎂合金的屈服強度與擠壓速度之間的關係,隨著擠壓速度的增加,屈服強度降低。為低鋁鎂合金的極限擠壓速度與力學性能的關係。
給出了AZ31B鎂合金在不同擠壓溫度和擠壓速度下,抗拉強度和伸長率的變化情況。隨著擠壓溫度的升高,擠壓製品的抗拉強度略有降低;隨著擠壓溫度和擠壓速度的增加,伸長率則呈下降趨勢。
翟秋亞等人對AZ31鎂合金擠壓棒材的研究表明,與鑄態相比,擠壓變形後的鎂合金強度和伸長率均有很大的提高。當擠壓比λ<16時,強度和伸長率提高十分顯著;當λ≥16時,隨λ的增大,強度值增大,但變化趨於平緩,而伸長率有所降低,且伸長率隨擠壓比的增大成減小趨勢。尤其在λ=16~64範圍內,伸長率減小幅度較大。隨著擠壓比的增大,硬度值增加,且縱截麵硬度的增加幅度(曲線陡度)比橫截麵硬度的增加幅度要大一些。幾種變形鎂合金擠壓管的力學性能。