挤压态ZK60镁合金拉压屈服不对称性研究(2)
近年来镁合金的产量的年增长率高20%，显示出了极大的应用前景，但镁合金的研究和开发还不充分。镁合金作为结构材料应用最多的是铸件，其中90%以上是压铸件。而变形镁合金由于常温下变形能力差，加工难度大，加工成本过高，极大的限制了变形镁合金的发展。但据研究表明，经过变形加工的镁合金在强度 、塑性、性能的可靠性等各方面都优于铸造产品。因此开发研究镁合金的塑性加工技术是提高镁合金性价比，扩大应用的关键。
1.1 改善镁合金性能的方法
镁合金在室温下的延展性很差，只有在220-250℃以上才有良好的成型性。目前低温成型能力差和室温延性差是影响镁合金广泛应用的主要障碍[1]。镁合金成形工艺主要是各类铸造成形技术，变形也多采用挤压方式。为了扩大镁合金的应用必须克服这个障碍。因此研究开发镁合金塑性加工工艺，以满足工业发展的迫切需要是目前镁合金研究的热点。
1.1.1 氢化处理
20世纪90年代开发了一种氢处理技术，HDDR[2-3]。该技术最初用于制备超细稀土永磁粉末材料，之后又成功应用于钛合金加工，明显改善了钛合金的塑性[4]。由于Mg可以与H2反应生成MgH2，同时该反应是可逆的，因此研究者们想到通过对镁合金进行氢处理来制备超细晶镁合金材料。
H.Takamura等[4-5] 对镁合金的 H DDR 氢处理进行研究。结果表明：原始晶粒尺寸为几十微米以上的镁合金（AZ61，AZ91，ZK60）在450℃和7.0MPa氢气压力条件下进行36h氢化处理，然后在同温度下经过30min真空脱氢，获得了晶粒尺寸为300nm左右的超细晶组织。
刘鹏等人[6]研究了清华处理铸造镁锂利息合金的力学性能，发现氢化处理可以明显提高铸态Mg-8.16%Li-4.10%Zn-2.86%Y-0.59%Zr-2.14%LPC合金的力学性能，并且在480℃经48h处理可以彻底氢化透试样，能取得较好的氢化效果。
1.1.2电塑性加工
电塑性加工的原理：通过高密度的脉冲电流使金属基材料内部原理运动的能量升高，改变金属中位错的激活能，加快运动位错的速度，打开位错间的缠结，从而克服其滑移面上的障碍，极大极高金属的塑性。
电塑性加工技术主要应用于金属的拉丝工艺方面，目前点属性加工技术研发主要在Fe，Al基合金方面，针对镁合金丝材的电塑性加工相关工作开展较少[7-8]。清华大学的田昊洋等[9]对AZ31镁合金丝材进行了相关的电致塑性拉拔工艺的研究，发现在拔制过程中引入脉冲电流其抗拉强度降低，延展率升高，塑性得到了显著提高。
同时在常规拉拔过程中，基体中容易发生大量的孪生，随着变形的进行孪生会越来越多，孪晶会相互碰撞，孪晶的尺寸会减小，此时晶格发生严重的畸变。引入合理参数的脉冲电流加工后的镁合金丝材组织中同时存在大尺寸的晶粒和小尺寸的晶[10-11]。在大尺寸晶粒中已然存在着很多孪晶，表明大晶粒中滑移和孪生是变形的主要机制。而小晶粒晶界的滑动、移动和转动协调了变形，使变形可以顺利继续进行。
1.1.3 大塑性变形
大塑性变形技术（SPD）可以直接将材料的内部组织细化到亚微米乃至纳米级，已被国际材料血界认为是制备块体纳米和超细晶材料的最有前途的方法[12-13]。
（1） 等通道转角挤压
等通道转角挤压技术（ECAP）是SPD中发展最快的技术之一。ECAP挤压模具内有两个界面相等的通道，两通道有一定转角。挤压时材料在冲头的作用下经过两通道的转角处产生局部大切剪塑性变形。由于材料的横截面形状和面积不改变，故多次反复挤压可使各次变形的应变量累积迭加，得到大的总应变量[14]。
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