12、预锻对镁棒挤压及等通道转角挤压性能的影响

预锻对镁棒挤压及等通道转角挤压性能的影响

1. 引言

镁材料及其合金可通过挤压工艺有效成型为近净形型材或中间件，但通常会呈现出明显的晶体学择优取向。以 AZ31 合金为例，其成型区的基面通常垂直于所受的最大压应力，这使得 c 轴倾向于垂直于挤压方向，进而导致 {0001} 基面的极密度分布在与挤压方向成 90° 时增加。此外，挤压参数（如温度、挤压比和挤压速度）会在再结晶和晶粒生长过程中形成其他织构，影响基面与挤压方向的取向关系。

金属材料在室温下的力学性能和成型行为主要由晶格（即滑移系的可激活能力）决定，对于镁而言，还受孪生激活的影响。由于 AZ31 合金无相变，晶体结构和滑移系无法改变，因此可改变的变量是晶粒尺寸和织构。滑移系和孪生系的激活与晶粒尺寸的关系可通过 Hall - Petch 关系描述：
[
\sigma_a = \tau_c + k \cdot d^{-1/2}
]
其中，(\sigma_a) 为屈服应力，(\tau_c) 为相应系统的临界剪切应力（CRSS），(k) 为相应的 Hall - Petch 常数，(d) 为晶粒尺寸。由于孪生的 Hall - Petch 常数大于位错滑动的常数，随着晶粒尺寸的增大，孪生优先被激活；而随着晶粒尺寸的减小，位错滑动成为主要的变形机制。

2. 材料与方法

2.1 坯料预处理

为了制备尽可能均匀的起始材料，将 AZ31 合金的铸造材料在 420 °C 下均匀化处理 15 小时，然后在 8 MN 挤压机上以挤压比 (R_1 = 14) 挤压成直径为 30 mm 的圆棒。从该圆棒上加工出长度为 50 mm、外径为 28.5 mm 的挤压坯料。