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变形镁合金中的织构及其优化设计
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-08-22
镁合金具有比强度和比刚度高、导热导电性好、阻尼减震、电磁屏蔽、易于加工成形和容易回收等优点，在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，被誉为“21世纪绿色工程材料”。与铸造镁合金相比，变形镁合金更具有发展潜力，通过材料结构的控制、热处理工艺的应用，变形镁合金可获得更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性能，从而满足多样化的工程结构件的应用需求。镁合金由于具有密排六方晶体结构，室温下独立的滑移系少，导致变形加工困难。因此，变形镁合金往往需要加热到一定温度并通过挤压、轧制及锻造等热成形技术加工而成。镁合金有限的滑移系导致了其在塑性变形后容易形成较强的基面织构。而近年来，随着变形镁合金用量的增加以及研究的不断深入，织构对镁合金力学性能的影响越来越受到材料学者和工程设计人员的重视[2, 3]。镁合金织构的研究已成为变形镁合金研究的热点之一。一方面，通过对织构形成机制的研究可丰富镁合金塑性变形的基础理论；另一方面，通过引入新的变形方式和添加微量稀土元素可弱化镁合金织构，从而实现织构的优化设计，这对于发展新型的塑性成型技术和开发具有高成形性的镁合金材料具有重要意义。本文针对现有镁合金的主要织构类型及织构优化设计方面的研究进展做综合的评述。
镁合金由于基面滑移和{10-12}孪生是最容易开动的变形模式，在变形镁合金中容易形成挤压丝织构及轧制板织构。通过挤压工艺及轧制工艺的调整可以适当弱化织构的强度。但是织构弱化的幅度非常有限。
通过引入剪切变形，改变成型过程中外加应力的取向，能够有效改变变形镁合金的织构，目前有效引入剪切应力、弱化织构的变形方式有：等通道角挤压（ECAP）变形、异步轧制、交叉轧制、表面摩擦磨损等。通过添加微量稀土元素Nd、Ce、Y等，能够明显弱化或随机化变形镁合金织构。织构随机化后的镁稀土合金具有较好的强韧性，合金的变形各向异性得以改善。
织构随机化机理值得深入探讨，理论的研究有利于设计及开发更多高性能的变形镁合金。目前的研究表明，稀土元素添加后会改变稀土元素与Mg原子间的键能，改变稀土元素周围Mg-Mg原子之间的结合能等，增加了非基面滑移的可能性，减弱了基面滑移及{10-12}孪生所占的比率，所以有效的弱化了镁合金的织构。
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