D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2005.02.0M6 第27卷第2期 北京科技大学学报 Vol.27 No.2 2005年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2005 镁合金AZ31动态再结晶行为的取向成像分析 孟利”杨平”崔凤娥”赵祖德) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)中国兵器工业第59研究所，重庆400083 摘要利用背散射电子衍射(EBSD)取向成像技术分析了具有不同初始织构的镁合金AZ31 动态再结晶晶粒的取向特征以及与相邻的形变晶粒的取向关系.结果表明：不同初始织构以 及不同应变量下动态再结晶新晶粒与形变晶粒的取向都相近，说明动态再结晶以连续方式进 行，即亚晶转动方式.随形变量的增加，不同初始织构试样的晶粒都转向基面取向，但菊池带 衬度图像显示大的形变晶粒内部很少有亚晶界存在并且菊池带质量高，说明塑性滑移机制仍 在起很大作用但在靠近晶界处发生，形变晶粒是通过平行于压缩面方向剪切晶界而逐渐消失 的.动态再结晶晶粒与相邻形变晶粒的取向差表明不同初始织构造成不同的取向差，但总的 趋势是相同的. 关键词镁合金；动态再结晶；取向成像；取向差 分类号TG111.7:TG146.2 镁合金在200℃以上的塑性改善是通过动态 成像，剔选出再结晶晶粒与形变晶粒两类区域， 再结晶实现的.许多研究表明，镁合金的动 对两类区域的取向进行对比分析，统计两类晶粒 态再结晶主要是从晶界开始的，以弓弯机制进 之间的取向差，判断动态再结晶进行方式和新晶 行：但文献[1,3,5,6]报导，镁合金动态再结晶以连 粒取向演变规律，以深入地揭示镁合金高温形变 续方式进行.在织构方面，多晶镁合金在热轧时 机制 不论动态再结晶与否都形成基面平行于轧面的 织构m,而热挤压后有强烈的<10T0>,<1120>挤 1实验过程 压轴的线织构.但是，研究发现，不同的初始织 实验材料是经热挤压并退火的镁合金 构对动态再结晶织构有不同表现，那么继续形 AZ31.热挤压、退火处理及试样截取参见文献 变的新晶粒必定因为初始织构不同有不同的取 [11].原始组织不均匀，平均晶粒尺寸34μm,个别 向择优过程.Io等四指出，晶界处动态再结晶是 晶粒达500μm.图1为从热挤压棒上截取的三种 通过点阵转动形成的，新晶粒与基体的取向 试样中的初始织构.可见，X忆样中大多数晶粒的 差~10°，而切变区内形成的动态再结晶晶粒与周 基面{0001}垂直于TD,ZY样中大多数晶粒的基 围基体的取向差可达~45°.由于宏观织构测定法 面平行于ND,XY样中大多数晶粒的基面绕TD 难以区分动态再结晶过程中形变和再结晶两类 (横向)以不同角度向ND倾斜. 晶粒的取向差异和微观取向关系，因此本文使用 热变形实验在Zwick-1860型实验机上完成， 基于背散射电子衍射(EBSD)的取向成像技术获 使用Channel die模具以获得理想平面应变压缩 取微观晶粒之间的取向信息. 状态(6≡0)，形变温度为340℃，应变速率为 本文通过对具有不同初始织构的镁合金进 0.01/s,形变后10s内将试样与模具一同淬入水中 行平面应变热压缩进行研究，利用EBSD的取向 以尽量抑制可能发生的静态再结晶.使用AC-2 收稿日期：200404-29修回日期：200407-22 电解液进行电解抛光，使用LE0-1450扫描电镜 基金项目：国家自然科学基金资助项目No.50171009)和国家 配备的丹麦HKL公司的Channel4EBSD)系统进 “863"计划资助项目CNo.2002AA305501) 作者简介：孟利(1978一)，男，博士研究生 行取向成像，经处理软件选出取向成像图中特征第 2 , 卷 第 2 期 2 0 0 5 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f U n iv e sr iyt o f s e i e n e e a n d l 七c b n o l o gy B e ij in g V d】 . 2 7 N o . 2 A P .r 2 0 0 5 镁合金 A Z 31 动态再结 晶行为 的取 向成像分析 孟 利 ” 杨 平 ` , 崔凤娥 ” 赵祖德 2 , 1)北 京科技 大学 材料 科学 与工 程 学 院 , 北京 10 0 0 8 3 2) 中国兵 器工 业第 59 研 究所 , 重庆 4 0 00 83 摘 要 利 用背 散射 电子衍射 (E B S D )取 向成 像技 术 分析 了具 有不 同初 始织 构 的镁合 金 A Z 31 动 态 再结 晶晶粒 的取 向特 征 以及 与相邻 的形变 晶粒 的取 向关 系 . 结 果表 明 : 不 同初 始织 构 以 及不 同应变 量下 动态 再结 晶新 晶粒与 形变 晶粒 的取 向都相 近 , 说 明动态 再结 晶 以连续方 式进 行 , 即亚 晶转动 方式 . 随形 变量 的增 加 , 不 同初 始织 构试 样 的晶粒 都转 向基 面取 向 , 但 菊池 带 衬 度 图像显 示 大的形 变 晶粒 内部很 少有 亚晶界 存在 并且 菊池 带质量 高 , 说 明塑性 滑移 机制 仍 在 起很 大作 用但 在靠 近 晶界处 发生 , 形 变 晶粒 是通 过平 行 于压缩 面方 向剪切 晶 界而逐 渐消 失 的 . 动 态再 结 晶晶粒 与相 邻形 变 晶粒 的取 向差表 明 不 同初 始 织构造 成 不 同的取 向差 , 但 总 的 趋 势 是相 同 的 . 关键 词 镁合 金 ; 动态 再结 晶 ; 取 向成像 ; 取 向差 分类 号 T G 1 1 1 . 7 ; T G 14 6 . 2 镁 合金 在 2 0 ℃ 以上 的塑性 改 善是 通 过动 态 再结 晶实现 的 `,间 . 许 多研 究 `叫 表 明 , 镁 合 金 的动 态再 结 晶主 要 是 从 晶界 开 始 的 , 以 弓弯 机 制 进 行 : 但 文献 汇1 , 3 , 5 , 6] 报 导 , 镁 合 金 动态 再 结 晶 以连 续方 式进 行 . 在织 构 方 面 , 多 晶镁 合 金 在 热轧 时 不论 动 态 再 结 晶 与否 都 形 成 基 面 平行 于轧 面 的 织构 ’ 71 , 而 热 挤压 后 有 强烈 的l< 0功> , l< 1加>I] 挤 压轴 的线 织 构 ` 8,9] . 但 是 , 研 究发现 , 不 同 的初始 织 构对 动 态再 结 晶织 构 有 不 同表现 lt0] , 那 么 继续 形 变 的新 晶粒 必 定 因为 初 始 织 构 不 同有 不 同 的取 向择 优 过程 . fo n 等 碑,指 出 , 晶界 处动 态 再 结 晶是 通 过 点 阵 转 动 形 成 的 , 新 晶 粒 与 基 体 的 取 向 差一 10 “ , 而 切变 区 内形 成 的 动态 再 结 晶晶 粒与 周 围基 体 的取 向差可 达一4 50 . 由于 宏观 织 构 测 定法 难 以 区 分 动 态 再 结 晶过 程 中形 变和 再 结 晶两 类 晶粒的取 向差异 和微 观取 向关系 , 因此本 文使 用 基 于背 散射 电子 衍射 (E B S D ) 的取 向成 像 技 术获 取微 观 晶粒之 间 的取 向信 息 . 本 文通 过对 具有 不 同初 始 织 构 的镁 合 金 进 行平 面 应 变热 压 缩进 行 研 究 , 利 用 E B S D 的 取 向 收稿 日期 : 2 0 4 ~ -D 4 es 2 9 修 回 日期 : 20 0 4刁 7 e 22 基金 项 目 : 国家 自然 科学 基金 资助项 目困 。 . 50 17 10 0 9) 和 国家 “ 8 6 3 ” 计 划资助 项 目困 o . 2 0 0 2 A A 3 0 5 5 0 1 ) 作者 简介 : 孟 利 ( 19 78 一) , 男 , 博 士研 究生 成 像 , 剔选 出再 结 晶晶粒 与形 变 晶粒 两类 区 域 , 对 两类 区域 的取 向进行 对 比 分 析 , 统计 两类 晶粒 之 间 的取 向差 , 判 断 动态 再结 晶进 行方 式和 新 晶 粒 取 向演 变规 律 , 以深 入地 揭 示镁 合金 高温 形变 机 制 . 1 实验 过程 实 验 材 料 是 经 热 挤 压 并 退 火 的 镁 合 金 A Z 31 . 热 挤 压 、 退 火 处 理及 试 样截 取 参 见 文献 〔川 . 原 始组 织不 均匀 , 平 均 晶粒 尺寸 34 脚 , 个 别 晶粒 达 5 0 娜 . 图 1 为 从热 挤 压棒 上 截取 的三种 试 样 中 的初 始织 构 . 可 见 尸 丫Z 样 中大 多数 晶 粒 的 基 面 { 0 0 01 } 垂 直 于 T D , Z Y样 中 大多 数 晶粒 的基 面 平 行 于 N D , 尤Y 样 中大 多数 晶粒 的 基面 绕 T D (横 向) 以不 同角度 向 N D 倾 斜 . 热 变形 实验 在 Z w ick 一 1 8 60 型实验机 上 完成 , 使用 C h a n n e l id e 模 具 以获得 理 想平 面 应变 压缩 状 态 (助 兰 0) , 形 变 温 度 为 3 40 ℃ , 应 变 速 率 为 .0 0 1/ 5 , 形 变后 1 0 5 内将 试样 与模 具 一 同淬入 水 中 以尽 量 抑制 可 能 发生 的静 态 再 结 晶 , 使 用 A C 一 2 电解 液 进行 电解抛 光 , 使用 L E O 一 14 50 扫描 电镜 配备 的丹麦 H K 工 公 司 的 C h an el 4( E B S D )系 统进 行取 向成 像 , 经 处理 软件选 出取 向成像 图 中特 征 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 02. 046