稀土鎂合金超塑性材料
發布日期:2023-08-08 瀏覽次數:1238
鎂合金因塑性變形能力較差,限制了其廣泛應用和大規模工業生產,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調機制,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、比強度和比剛度高、電磁屏蔽性能好等優點,在航空航天、3C、汽車行業具有廣闊的應用前景。近年來,通過引入稀土元素來加強鎂合金,使其室溫和高溫強度得到提高,擴展了鎂合金的應用范圍。然而,由于鎂合金滑移系統數量較少,導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用。然而,鎂合金的超塑性成形技術使得利用塑性變形方式獲得復雜工件成為可能,并且可以降低材料消耗與機械加工成形相比。
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出的超塑性特性進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)和一定應變速率(10-4~10-1/s)下展現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)方法來實現,如攪拌摩擦加工(FSP)、多向沖擊鍛造(MDIF)、高壓扭轉(HPT)以及等通道角壓(ECAP)等。通過劇塑性變形獲得的主要是細晶結構,該結構更容易呈現超塑性行為。然而,隨著對鎂合金超塑性研究的深入,已證明粗晶鎂合金也可以展現超塑性行為,并且其超塑性變形機制與細晶鎂合金有所不同。
文章中介紹了稀土鎂合金超塑性變形的機理、協調機制和影響因素。稀土鎂合金的超塑性變形機理包括晶界滑移和溶質牽制位錯蠕變。晶界滑移需要細小均勻的晶粒和熱穩定性好的第二相。而溶質牽制位錯蠕變機理在大尺寸晶粒中也可以發生。為了緩解應力集中,稀土鎂合金采用了擴散協調、位錯協調和動態再結晶協調等機制。晶粒尺寸和第二相含量對超塑性變形也有影響,細晶鎂合金更容易展現超塑性,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約資源,在汽車和航空航天等領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。
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