镁合金热微挤压工艺研究+文献综述(6)
AZ31镁合金是目前应用最广泛的变形镁合金，它具有较好的室温强度，良好的延展性以及优良的抗大气腐蚀能力。其主要化学组成如表1.2所示。
表1.2 AZ31镁合金的化学成分（wt%）
Al Zn Mn Si Fe Cu Ni Mg
3.20 1.11 0.30 0.014 0.0015 0.0021 0.0009 余量
国内外对AZ31变形镁合金开展了大量的研究工作。W．J．Kim和Y．K．Sa[21]采用AZ31镁合金直径为14.5mm，长为100mm的坯料进行ECAP实验，结果表明经过6道次等径角挤压处理后料晶粒尺寸从23.9μm减小为4.1μm，其均匀伸长率和总伸长率显著提高，而屈服强度显著降低。罗承萍[22]等人对Mg17Al12相与基体之间的位向关系进行了细致的研究，他以AZ91镁余金为基础合金，发现了经固溶时效处理的合金中具有种与形态和位向关系有关的析出相，有板条状(记为y- Mg17Al12,占90％以上)、吹冰棱柱状、短棒状及少量的等轴状，透射电镜研究表明其中板条状、吹冰棱柱状、短棒状析出相分别与镁基体保持位向关系，同种析出相颗粒之间或异种析出相颗粒之间能形成不具孪晶结构的伪孪晶关系。重庆大学汪凌云等[23]在AZ3l镁合会中加入Ca、Sr，获得了40～50μm的铸态晶粒组织，明显改善了合金的后续加工性能和力学性能。H. Watanabe等研究了高温下工业态AZ31镁合金的超塑性 [24] ，研究结果表明，在较低的应变速率和较高的温度下，工业态AZ31镁合金表现出较高的延伸率。Junichi Kaneko等[25]研究了织构对AZ31合金板材成形性的影响，发现AZ31板材的各向异性随温度提高而降低，200℃时织构硬化消失，该合金板材具有较好的杯突深度值。Doege等[26]的研究表明，AZ31B合金板材在50℃即可以实现一定程度的冲压成形，而在同样条件下AZ61、Ml合金板材冲压会裂。
1.2.3 AZ31变形镁合金的微挤压
微挤压是一种新兴的成形方法，与传统的正向挤压相似，对放在挤压筒中的锭坯的一端施加压力，使之通过模孔以实现塑性变形，从而直接获得所需要的形状。挤压过程在近似封闭的模具腔内进行，材料在变形过程中承受很高的挤压压力，有利于提高材料的可成形性，改善产品的性能，使挤压件获得较高的表面质量。
1.2.3.1 微挤压工艺
在镁合金微挤压过程中，影响材料组织和性能的工艺参数主要包括：挤压温度、润滑剂，挤压速度和挤压比等。
(1)铸锭均匀化处理和晶粒细化
由于尺寸效应的存在，晶粒尺寸对微成形有较大的影响，因此微挤压前需要对材料进行经理细化处理，晶粒细化一般采用大塑性变形ECAP进行。而镁合金铸造时冷却速度快，一般存在基体的固溶体成分不均匀，铸锭难以得到完全平衡的组织，所以在大塑性变形晶粒细化前应对铸锭进行均匀化处理。Murai[27]等人研究了铸锭的均匀化处理条件对AZ31镁合金挤压件组织与性能的影响，发现经过673K、36ks的均匀化处理后，铸锭中的Mg-Al和Mg-Al-Zn共晶析出相消失，且制品的伸长率得到了提高。
(2)挤压温度
挤压温度是影响微观组织改变的关键因素，它可以通过影响组织中的共晶相来改变微观组织结构，微小的挤压直径尺寸会影响组织的改变。挤压温度包括锭坯温度和模具预热温度。锭坯温度是挤压工艺中最重要的参数，它直接影响实验的成品率、挤压件的质量以及组织和力学性能等。镁合金微挤压时，锭坯的加热温度主要取决于合金的类型和挤压件的外形，镁合金的微挤压温度一般在573～723K之间。镁合金的变形温度范围较窄，与冷模接触时极易产生裂纹且降温过快会降低材料的流动性能，因此必须对模具进行加热。模具的预热温度一般比锭坯的温度低25K。