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第4期 黄进峰等：喷射沉积A☑31镁合金微观组织与力学性能 .413. 图6喷射沉积AZ31镁合金拉伸断口形貌.(a)热轧态：(b)退火态(60min,200℃) Fig.6 Morphologies of tensile fracture surface of spray formed AZ31 magnesium alloy:(a)as-hot rolled:(b)as annealed(60min.200C) (波尔特诺伊KH,列别杰夫AA,镁合金手册.林裴，译，北 3结论 京：冶金工业出版社，1959) [6]Wang L Y.Huang G S.Fan Y G,et al.Grain refinement of (1)喷射沉积AZ31镁合金柱坯为过饱和单相 wrought AZ31 magnesium alloy.Chin J Nonferrous Met.2003. α(Mg)固溶体组织，主要由细小的等轴晶粒组成，晶 13(6):594 粒平均尺寸约为20m·沉积坯中存在两种主要的 (汪凌云，黄光胜，范永革，等.变形A☑31镁合金的晶粒细 疏松或孔隙：凝固缩松和气体卷入疏松 化.中国有色金属学报，2003,13(6)：594) (2)热轧过程动态再结晶使喷射沉积所得到的 [7]Yu F X.Cui JZ,Ranganathan S.et al.Fundamental differences 微细组织得到进一步细化，晶粒尺寸进一步细化至 between spray forming and other semisolid processes.Mater Sci Eng,2001,A304/A306:621 约3~5m·孪生变形积聚的畸变能和非基滑移的 [8]Hehmann F,Sommer F,Predel B.Extension of solid solubility in 启动是导致AZ31镁合金动态再结晶形核长大的根 magnesium by rapid solidification.Mater Sci Eng.1990.A125. 本原因 249 (③)随退火时间的延长和退火温度的升高，孪 [9]Zhang G Q.Mi GG F.Li Z.et al.Spray formed nickel based 晶消失，晶粒长大，硬度下降.当退火温度为175 superalloys using argon as atomization gas.Chin J Nonferrous 200℃，保温时间为60~90min时，退火再结晶基本 Met,1999,9(Sppl1):90 (张国庆，米国发，李周，等.氩气雾化喷射成形的镍基高温合 完成，得到平均晶粒尺寸为5~10m左右的细小均 金.中国有色金属学报，1999,9（增刊1）：90 匀等轴晶组织 [10]Cai W D.Smugersky J.Lavernia E J.Low pressure spray (4)喷射成形AZ31镁合金柱坯经热轧和退火 forming of 2024 aluminum alloy.Mater Sci Eng.1998.A241: 60 处理后，表现出良好的力学性能，尤其是屈服强度大 幅度提高，而延伸率下降较多.轧制态试样断口呈 [11]Westlake D G.Twinning in zirconium.Acta Metall.1961.9: 327 现为脆性解理断裂方式，退火态试样断口呈现脆性 [12]Cahn R W.Structure and Properties of Nonferrous Alloys. 和韧性断裂混合机制， Ding D Y,translated.Beijing:Science Press.1999 (卡恩R主编，非铁合金的结构与性能.丁道云，译.北京： 参考文献 科学出版社，1999) [1]Mordike B L.Ebert T.Magnesium:properties-applications po- [13]Zhang K F.Yin D L,Han W B.Microstructure evolution in tential.Mater Sci Eng.2001,A302:37 warm deformation of hot rolled AZ31 Mg alloy.Acta Aeronaut [2]Aghion E.Bronfin B.Magnesium alloys development towards the Astronaut Sin.2005.26(4):5 21st century.Mater Sci Forum.2000.350/351:19 (张凯锋，尹德良，韩文波，热轧A231镁合金温变形中的微观 [3]Mehta DS.Masood S H.Song WQ.Investigation of wear prop- 组织演变.航空学报，2005,26(4)：5) erties of magnesium and aluminum alloys for automotive applica- [14]Tan J C.Tan M J.Dynamic continuous recrystallization charac tions.J Mater Process Technol,2004.155/156:1526 teristics in two-stage deformation of Mg-3Al-IZn alloy sheet [4]Aghion E.Bronfin B.Eliezer D.The role of the magnesium in- Mater Sci Eng,2003.A339:124 dustry in protecting the environment.J Mater Process Technol. [15]Ha K F.Basics of Fracture Physics.Beijing:Science Press. 2001,117:381 2000 511 IloPTHn K M.Jlecenes AA.Handbook of Magnesium Alloys. (哈宽富·断裂物理基础.北京：科学出版社，2000) Lin P,translated.Beijing:Metallurgical Industry Press,1959图6 喷射沉积 AZ31镁合金拉伸断口形貌．（a） 热轧态；（b） 退火态 （60min200℃） Fig．6 Morphologies of tensile fracture surface of spray formed AZ31magnesium alloy：（a） as-hot rolled；（b） as-annealed （60min200℃） 3 结论 （1） 喷射沉积 AZ31镁合金柱坯为过饱和单相 α（Mg）固溶体组织主要由细小的等轴晶粒组成晶 粒平均尺寸约为20μm．沉积坯中存在两种主要的 疏松或孔隙：凝固缩松和气体卷入疏松． （2） 热轧过程动态再结晶使喷射沉积所得到的 微细组织得到进一步细化晶粒尺寸进一步细化至 约3～5μm．孪生变形积聚的畸变能和非基滑移的 启动是导致 AZ31镁合金动态再结晶形核长大的根 本原因． （3） 随退火时间的延长和退火温度的升高孪 晶消失晶粒长大硬度下降．当退火温度为175～ 200℃保温时间为60～90min 时退火再结晶基本 完成得到平均晶粒尺寸为5～10μm 左右的细小均 匀等轴晶组织． （4） 喷射成形 AZ31镁合金柱坯经热轧和退火 处理后表现出良好的力学性能尤其是屈服强度大 幅度提高而延伸率下降较多．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呈现脆性 和韧性断裂混合机制． 参 考 文 献 ［1］ Mordike B LEbert T．Magnesium：properties-applications-potential．Mater Sci Eng2001A302：37 ［2］ Aghion EBronfin B．Magnesium alloys development towards the 21st century．Mater Sci Forum2000350／351：19 ［3］ Mehta D SMasood S HSong W Q．Investigation of wear properties of magnesium and aluminum alloys for automotive applications．J Mater Process Technol2004155／156：1526 ［4］ Aghion EBronfin BEliezer D．The role of the magnesium industry in protecting the environment．J Mater Process Technol 2001117：381 ［5］ ПортниКИЛебедевАА．Handbook of Magnesium Alloys． Lin Ptranslated．Beijing：Metallurgical Industry Press1959 （波尔特诺伊КИ列别杰夫 АА．镁合金手册．林裴译．北 京：冶金工业出版社1959） ［6］ Wang L YHuang G SFan Y Get al．Grain refinement of wrought AZ31magnesium alloy．Chin J Nonferrous Met2003 13（6）：594 （汪凌云黄光胜范永革等．变形 AZ31镁合金的晶粒细 化．中国有色金属学报200313（6）：594） ［7］ Yu F XCui J ZRanganathan Set al．Fundamental differences between spray forming and other semisolid processes．Mater Sci Eng2001A304／A306：621 ［8］ Hehmann FSommer FPredel B．Extension of solid solubility in magnesium by rapid solidification．Mater Sci Eng1990A125： 249 ［9］ Zhang G QMi G G FLi Zet al．Spray formed nickel based superalloys using argon as atomization gas．Chin J Nonferrous Met19999（Suppl1）：90 （张国庆米国发李周等．氩气雾化喷射成形的镍基高温合 金．中国有色金属学报19999（增刊1）：90 ［10］ Cai W DSmugersky JLavernia E J．Low-pressure spray forming of2024aluminum alloy．Mater Sci Eng1998A241： 60 ［11］ Westlake D G．Twinning in zirconium．Acta Metall19619： 327 ［12］ Cahn R W． Structure and Properties of Nonferrous Alloys． Ding D Ytranslated．Beijing：Science Press1999 （卡恩 R 主编非铁合金的结构与性能．丁道云译．北京： 科学出版社1999） ［13］ Zhang K FYin D LHan W B．Microstructure evolution in warm deformation of hot rolled AZ31Mg alloy．Acta Aeronaut Astronaut Sin200526（4）：5 （张凯锋尹德良韩文波．热轧 AZ31镁合金温变形中的微观 组织演变．航空学报200526（4）：5） ［14］ Tan J CTan M J．Dynamic continuous recrystallization characteristics in two-stage deformation of Mg—3Al—1Zn alloy sheet． Mater Sci Eng2003A339：124 ［15］ Ha K F．Basics of Fracture Physics．Beijing：Science Press 2000 （哈宽富．断裂物理基础．北京：科学出版社2000） 第4期 黄进峰等： 喷射沉积 AZ31镁合金微观组织与力学性能 ·413·