一家专注流体压力成形技术
【作 者】赵磊杰;马立峰;韩廷状;范沁红
【引 言】
镁合金作为最轻的结构材料，具有优异的减重效果，与其他材料相比还具有高比强度和比刚度等优点，因此其被越来越多地应用于军工、航天航空、汽车及电子等领域[l]。在采用传统铸造工艺生产镁合金的过程中，不可避免地会产生缩孔、空洞和组织偏析等缺陷，而铸造过程中镁合金粗大的晶粒组织严重限制了其强度和成形性，通过轧制工艺生产镁合金板材能从根本上消除铸造过程中的缺陷，扩大镁合金的应用市场[2-3]。轧制不仅可以生产薄板，还可以在不同程度上细化晶粒。根据Hall-Petch强化机制可知，晶粒细化可以大幅提高合金强度，而晶粒尺寸越小，位错运动越短，越不易发生位错堆塞现象;此外，晶界面积的增大会促进晶界滑移协调变形机制的进行，在一定程度上提高合金的成形性[4-6]。
在传统轧制中，一方面，镁合金为密排六力一结构(HCP)，低温轧制成形过程中由于基面滑移的临界剪切应力(C RSS)低于非基面滑移，开动滑移系少，以基面滑移为主，易形成强基面织构，各向异性显著，容易发生边裂[7-8]。在对镁合金板材进行2.22%极小道次压下时，镁合金仍发生边裂[9]。另一力一面，镁合金的比热小，导致轧制过程中温降迅速，与空气接触的表面温度低于板材内部温度，形成温差，使内部与边部组织不均匀，也使镁合金产生边裂甚至断裂。传统轧制会产生显著的基面织构，且随轧制的进行基面织构强度增大，而强基面织构会显著降低合金的塑性及成形性能[10-12]。因此，为了弱化板材的基面织构，传统轧制通常采用中高温进行轧制。中高温轧制能降低非基面滑移的C RSS，促进非基面滑移的进行，启动更多滑移系，弱化基面织构，提高板材的成形性。然而，由于轧制过程中温降严重，需多次回炉加热保温，导致轧制工艺繁琐、效率低。Am-jad[13]和Rao等[14]发现:当温度为350--400℃时，原本细化的晶粒在随后升温轧制过程中长大粗化，导致合金的强度和成形性下降。
为了提高镁合金板材轧制过程中的成形性和轧后板材成形性，国内外研究者从高速轧制的剪切带弱化、在线热连车L的温降控制、立轧板材边部极限应力的提高和剪切带的弱化、交叉轧制各向异性及基面织构的弱化力一面来提高板材轧制的成形性，改善边裂;采用附加剪切力的轧制力一式—异步轧制、交叉辊轧制和等径角轧制来弱化基面织构，开动更多的非基面滑移系，提高轧后板材的成形性;累积叠轧和衬板轧制制备双组态晶粒(混晶)结构以获得高强高塑板材。
本文从以上轧制工艺出发，综述了各工艺对微观组织晶粒、织构演变的影响及提高板材成形性的机理，为获得宏观无边裂、高强度、高塑性的镁合金板材奠定了基础。
【结语和展望】
未来，随着工业水平的快速发展，单一高性能的镁合金板材将满足不了社会的需求，此时高综合性能的镁合金板材将会成为未来主要的研究力一向。从上述内容可知:不同轧制工艺力一式将会给变形镁合金板材带来不同力一面的性能提高，但是其综合性能得不到同时提高。因此，轧制工艺力一式还存在以下缺点:
（1）虽然通过弱化板材的基面织构，能够在抑制边裂的同时，使板材在延伸率和成形性力一面获得较大程度上的提升。但是，弱化基面织构的轧制工艺所产生的再结晶晶粒使晶体内缺陷与位错消失，甚至原本细化的再结晶晶粒出现逆长大，削弱了镁合金的位错强化和细晶强化效果，造成板材延伸率及成形性的提高是在牺牲强度的基础上得到的。
（2）在大变形轧制中，孪晶及大变形能能够为后续晶粒的DRX提供充足的形核质点和驱动能，使晶粒大幅度细化，强度提高。但是，变形量的累积不仅会使板材内部出现位错堆塞、晶界滑移、应变硬化能力减弱，导致板材均匀变形能力降低;而且还会导致强基面织构取向晶粒增加，提高基面织构强度，降低板材的延伸率和成形性。
通过粗晶与细晶交替共存的这种微结构，能够有效地获得强度和塑性的同时提高。因此，需要进一步优化镁合金板材轧制工艺力一式，更好地了解其变形机制特征，实现织构演变、晶界滑移、晶粒结构及强化机制上的统一控制，协调好强化机制与滑移、孪生等协调变形机制之间的平衡关系，在获得高强高塑镁合金板材上做出重大突破，扩大镁合金板材的应用市场。
以下是正文：
