稀土鎂合金超塑性材料
發(fā)布日期:2023-08-08 瀏覽次數(shù):787
鎂合金因塑性變形能力較差,限制了其廣泛應(yīng)用和大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn),且添加稀土元素也并未明顯改善其塑性變形能力。而超塑性成形為這一問題的解決提供了可能,且稀土鎂合金第二相熱穩(wěn)定性好,提高了超塑性成形能力,因此研究稀土鎂合金的超塑性變形理論及其變形協(xié)調(diào)機(jī)制,以及影響稀土鎂合金超塑性的因素,具有非常重要的意義。
鎂合金由于密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、電磁屏蔽性能好等優(yōu)點(diǎn),在航空航天、3C、汽車行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來,通過引入稀土元素來加強(qiáng)鎂合金,使其室溫和高溫強(qiáng)度得到提高,擴(kuò)展了鎂合金的應(yīng)用范圍。然而,由于鎂合金滑移系統(tǒng)數(shù)量較少,導(dǎo)致其塑性變形能力較差。即使在添加稀土元素后,這一問題仍未得到明顯改善,限制了鎂合金零件在加工成形過程中的應(yīng)用。然而,鎂合金的超塑性成形技術(shù)使得利用塑性變形方式獲得復(fù)雜工件成為可能,并且可以降低材料消耗與機(jī)械加工成形相比。
鎂合金的超塑性成形指的是利用鎂合金在特定條件下表現(xiàn)出的超塑性特性進(jìn)行大幅度變形的一種成形方法。鎂合金的超塑性通常在較高溫度(0.5~0.9T m)和一定應(yīng)變速率(10-4~10-1/s)下展現(xiàn)出無頸縮的極高塑性能力。目前,超塑性主要通過劇塑性變形(SPD)方法來實(shí)現(xiàn),如攪拌摩擦加工(FSP)、多向沖擊鍛造(MDIF)、高壓扭轉(zhuǎn)(HPT)以及等通道角壓(ECAP)等。通過劇塑性變形獲得的主要是細(xì)晶結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)更容易呈現(xiàn)超塑性行為。然而,隨著對(duì)鎂合金超塑性研究的深入,已證明粗晶鎂合金也可以展現(xiàn)超塑性行為,并且其超塑性變形機(jī)制與細(xì)晶鎂合金有所不同。
文章中介紹了稀土鎂合金超塑性變形的機(jī)理、協(xié)調(diào)機(jī)制和影響因素。稀土鎂合金的超塑性變形機(jī)理包括晶界滑移和溶質(zhì)牽制位錯(cuò)蠕變。晶界滑移需要細(xì)小均勻的晶粒和熱穩(wěn)定性好的第二相。而溶質(zhì)牽制位錯(cuò)蠕變機(jī)理在大尺寸晶粒中也可以發(fā)生。為了緩解應(yīng)力集中,稀土鎂合金采用了擴(kuò)散協(xié)調(diào)、位錯(cuò)協(xié)調(diào)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶協(xié)調(diào)等機(jī)制。晶粒尺寸和第二相含量對(duì)超塑性變形也有影響,細(xì)晶鎂合金更容易展現(xiàn)超塑性,并且具有更大的伸長率。另外,稀土鎂合金超塑性變形還存在一些問題,如低溫下的超塑性變形。然而,隨著對(duì)稀土鎂合金的深入研究,超塑性正不斷得到改善。中國是鎂資源豐富的國家,稀土鎂合金的輕量化特性能夠節(jié)約資源,在汽車和航空航天等領(lǐng)域有巨大的潛力和市場需求,因此提高稀土鎂合金的超塑性具有重要意義。