D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.04.032 第30卷第4期 北京科技大学学报 Vol.30 No.4 2008年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2008 喷射沉积AZ31镁合金微观组织与力学性能 黄进峰)李永兵)罗海荣)崔华) 蔡元华)段先进) 张济山) 1)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要采用喷射沉积方法制备了AZ31镁合金沉积柱坯，利用热轧作为后续加工，研究了镁合金的组织变化及材料的性能. 实验结果表明：沉积态合金组织均匀，晶粒细小（平均晶粒尺寸约为20）：热轧变形的致密化过程、动态再结晶以及退火再 结晶使合金具有良好的组织结构和力学性能：轧制态试样断口呈现为脆性解理断裂方式，退火态试样断口则表现为脆性和韧 性断裂混合机制 关键词镁合金：喷射沉积；热轧：再结晶 分类号TG132.1+1 Microstructure and mechanical properties of spray formed AZ31 magnesium alloy HUANG Jinfeng,LI Yongbing.LUO Hairong),CUI Hua),CAI Yuanhua.DUAN Xianjin),ZHANG Jishan) 1)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China 2)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT AZ31 magnesium alloy billets were prepared by spray forming technique,then the alloy billets were hot rolled into compact plates.The microstructure and mechanical properties of the alloy were investigated.The result indicates that the spray formed alloy has a fine microstructure with an average grain size of 20m.The finer microstructure and mechanical properties were gained by the compacted processing,dynamic recrystallization and annealed static recrystallization.The fracture surfaces of the as-hot rolled sample show a typical brittle fracture character while the as-annealed sample displays a mixed mode of brittle fracture and tough- ness fracture. KEY WORDS magnesium alloys:spray forming:hot rolling:recrystallization 镁合金是目前最轻的金属结构材料，具有很高 晶强化几乎是提高其力学性能的唯一方法同，喷射 的比强度和比刚度，优良的散热、电磁屏蔽、减震和 沉积是一种将粉末冶金和快速凝固各种优点集于一 机械加工等物理性能，产品满足环保要求易回收利 身的先进的材料制备技术，它具有极高的冷却速度， 用，有望成为21世纪重要的商用轻质结构材料，这 能够改善或扩展合金化元素在基体中的固溶度，减 种趋势促使人们致力于用更先进的制备技术提高传 少宏观成分偏析，有效细化晶粒，改善第二相的尺 统镁合金系（如Mg一Al系、MgZn系等）的综合性 寸、形状及分布，大幅度提高材料的力学性能、加工 能以满足结构材料的使用要求] 性能和耐腐蚀性能；而且与粉末治金技术相比，它将 镁合金为轻质合金，所含的合金化化元素如 金属的雾化和雾化后液滴的沉积两个过程在一步冶 A1、Zn等的密度均大于镁基体的密度，传统铸造方 金操作中完成，克服了粉末治金过程工序复杂、氧化 式易于产生严重的成分偏析，恶化材料性能。对于 严重的缺点四，因此，喷射成形不失为一种制备组 Mg一AI一Zn系变形镁合金中的AZ31合金而言，由 织均匀高性能优质材料的好方法 于它的合金化元素数量较少，无热处理强化效果，细 本文利用喷射成形方法制备了AZ31镁合金 坯，并利用热轧作为后续加工，研究了合金的组织变 收稿日期：2007-01-26修回日期：2007-04-01 化及材料的性能 基金项目：教育部科技创新工程重大项目培有资金资助项目 作者简介：黄进蜂(1965一)，男，副教授，博士， 1实验过程 E-mail:huangjf@263.net 实验原料选用工业用铸造AZ31镁合金（国内喷射沉积 AZ31镁合金微观组织与力学性能 黄进峰1） 李永兵1） 罗海荣1） 崔 华2） 蔡元华1） 段先进1） 张济山1） 1） 北京科技大学新金属材料国家重点实验室‚北京100083 2） 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京100083 摘 要 采用喷射沉积方法制备了 AZ31镁合金沉积柱坯‚利用热轧作为后续加工‚研究了镁合金的组织变化及材料的性能． 实验结果表明：沉积态合金组织均匀‚晶粒细小（平均晶粒尺寸约为20μm）；热轧变形的致密化过程、动态再结晶以及退火再 结晶使合金具有良好的组织结构和力学性能；轧制态试样断口呈现为脆性解理断裂方式‚退火态试样断口则表现为脆性和韧 性断裂混合机制． 关键词 镁合金；喷射沉积；热轧；再结晶 分类号 TG132∙1＋1 Microstructure and mechanical properties of spray formed AZ31magnesium alloy HUA NG Jinfeng 1）‚LI Yongbing 1）‚LUO Hairong 1）‚CUI Hua 2）‚CAI Y uanhua 1）‚DUA N Xianjin 1）‚ZHA NG Jishan 1） 1） State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） School of Materials Science and Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT AZ31magnesium alloy billets were prepared by spray forming technique‚then the alloy billets were hot rolled into compact plates．T he microstructure and mechanical properties of the alloy were investigated．T he result indicates that the spray formed alloy has a fine microstructure with an average grain size of 20μm．T he finer microstructure and mechanical properties were gained by the compacted processing‚dynamic recrystallization and annealed static recrystallization．T he fracture surfaces of the as-hot rolled sample show a typical brittle fracture character while the as-annealed sample displays a mixed mode of brittle fracture and tough￾ness fracture． KEY WORDS magnesium alloys；spray forming；hot rolling；recrystallization 收稿日期：2007-01-26 修回日期：2007-04-01 基金项目：教育部科技创新工程重大项目培育资金资助项目 作者简介：黄进峰（1965—）‚男‚副教授‚博士‚ E-mail：huang--j f＠263．net 镁合金是目前最轻的金属结构材料‚具有很高 的比强度和比刚度‚优良的散热、电磁屏蔽、减震和 机械加工等物理性能‚产品满足环保要求易回收利 用‚有望成为21世纪重要的商用轻质结构材料‚这 种趋势促使人们致力于用更先进的制备技术提高传 统镁合金系（如 Mg—Al 系、Mg—Zn 系等）的综合性 能以满足结构材料的使用要求［1—5］． 镁合金为轻质合金‚所含的合金化化元素如 Al、Zn 等的密度均大于镁基体的密度‚传统铸造方 式易于产生严重的成分偏析‚恶化材料性能．对于 Mg—Al—Zn 系变形镁合金中的 AZ31合金而言‚由 于它的合金化元素数量较少‚无热处理强化效果‚细 晶强化几乎是提高其力学性能的唯一方法［6］．喷射 沉积是一种将粉末冶金和快速凝固各种优点集于一 身的先进的材料制备技术‚它具有极高的冷却速度‚ 能够改善或扩展合金化元素在基体中的固溶度‚减 少宏观成分偏析‚有效细化晶粒‚改善第二相的尺 寸、形状及分布‚大幅度提高材料的力学性能、加工 性能和耐腐蚀性能；而且与粉末冶金技术相比‚它将 金属的雾化和雾化后液滴的沉积两个过程在一步冶 金操作中完成‚克服了粉末冶金过程工序复杂、氧化 严重的缺点［7］．因此‚喷射成形不失为一种制备组 织均匀高性能优质材料的好方法． 本文利用喷射成形方法制备了 AZ31镁合金 坯‚并利用热轧作为后续加工‚研究了合金的组织变 化及材料的性能． 1 实验过程 实验原料选用工业用铸造 AZ31镁合金（国内 第30卷 第4期 2008年 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．4 Apr．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．04．032