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1、 合金和化合物摘要:将ZK60合金经过两步等通道转角挤压工艺处理以细化晶粒组织和提高力学性能。结果表明经两步等通道转角挤压工艺即先通过4个513k的转角，然后再通过4个513k的转角后获得的细化晶粒组织小于1um。单步ECAP变形过程后ZK60合金强度下降，但经过两步ECAP变形过程后可以恢复强度，强度下降有关质地柔软。相比在513k的单步ECAP变形过程，两步ECAP变形过程已显著提高了合金的屈服强度和极限拉伸强度.。ECAP变形过程中显著的细化晶粒机制主要归因于连续动态回复和再结晶。1介绍镁合金在过去几十年已经吸引了巨大的利益由于其在电子产品和汽车领域的潜在应用价值。然而，镁合金的发展是具
2、有挑战性的，这主要是由于前自身在低温时有限的延展性和变形能力，这是植根于六角密堆积的晶体结构。粒度细的材料在室温下通常呈现增强的屈服强度和延展性。因此，预计晶粒细化是一种有效的方法来改善镁合金的变形。目前，一个新的处理方法等通道转角挤压可用于生产超细晶fcc金属例如铝和铜。一些镁合金上取得了同样的成功。ECAP变形产生的一些细粒镁合金甚至表现出优良的超塑性。基本上，等径弯曲通道过程的晶粒细化有效性不只取决于等径弯曲通道模如交叉口角度和出弧角，同样取决于等径弯曲通道温度和处理路由的配置。发现等径弯曲通道温度升高导致铝合金形成较大的晶粒尺寸。最可能的原因被认为是在较高温度下晶粒的加速增长。镁合金等
3、径弯曲通道温度通常是 473 K以上，以免表面裂纹。然而，高温导致晶粒快速增长，从而阻止获取超细晶粒结构。起始原料的最初微观结构对等径通道的温度是敏感的。一般来说，细晶粒材料通常表现出更好的可变形性，从而可以在较低温度下变形。Watanabe等人发现ECAP变形温度降低到433 K时，初始晶粒尺寸小于5 um。许多研究人员已经开发出多种方法来获取一个细粒度的原始材料为了ECAP变形加工。松原等人成功开发出一个所谓前电解电容器方法在钢坯遭受到常规挤压之前事先进入等径弯曲通道，以获取细晶粒起始物质。金等人开发等径弯曲通道两步法，该示例是首先在等径弯曲通道较高的温度处理，然后在较低温度处理得到最后的
4、亚微米细化晶粒。与传统的挤压相比， ECAP变形是一个更快速的方式细化起始原料的晶粒尺寸。AZ31镁合金的晶粒尺寸在通过4个498k的通道后，已成功降低到2um，为随后的低温ECAP变形准备了细粒度材料。因此，这两个步骤的ECAP变形建议为细化镁合金晶粒尺寸的更快速的方式。在这次调查中，利用两步ECAP变形方法开发细粒度的挤压变形ZK60合金。对两个步骤ECAP变形后的晶粒结构和机械性能进行了研究。2实验材料和程序在本研究中使用的起始原料是一个商业用途的镁合金ZK60在633- 663K的温度下挤压形成。杆长20毫米和100毫米加工出的挤压棒材在703k下处理10小时。这些钢坯被压在ECAP变
5、形模的20毫米通道， 90交角和20曲度通道路口的外侧，规定每株合格的应变为1。单步等径弯曲通道过程实验，样品在513k下通过模具4和8道次。两步等径弯曲通道过程的实验中，样品首先在513 K下被压4道次，然后在453 K下被压2-4道次。预压速度控制在20mm每分。所有的ECAP变形实验都在试样被旋转90度的bc通道进行。粒径小于80um石墨粉沫，机油的混合物作为ECAP变形的润滑剂。ECAP变形后加试样加工成狗骨形拉伸试样的轨距尺寸为2mm3mm5mm。拉拉伸轴躺在ECAP变形处理的样品的纵轴上。在室温下MTS万能试验机上进行拉伸试验名义应变率为1.0 通过光学显微镜，扫描电子显微镜和透射
6、电子显微镜对处理的ECAP变形合金的微观结构进行了表征。光学显微镜检查的标本机械抛光下降到1um，然后用含有1克的草酸溶液蚀刻，1毫升硝酸，乙酸1毫升和100毫升的水。TEM观察的标本，首先机械抛光然后电解抛光用Tenupol 5射流抛光装置与一个包含11.4 g镁高氯酸的解决方案。5.8 g 氯化锂、 500 毫升甲醇和 100 毫升 butyloxy-乙醇在 228 K，50 V。用运行于200kv的Tecnai G2 20 透射电子显微镜对透射电镜进行了检查。通过X射线纹理分析对极图测定，以评估在ECAP变形过程中织构的演变。审查平面呈平行于挤压方向。 3结果3.1光学显微图1显示为ZK
7、60合金和单步以及两步ECAP变形处理后的合金的微观结构,从图1a中可以看出，作为收到ZK60合金呈现出双峰的晶粒结构,粗晶为200um左右，细晶为10um左右，在513 K下4道次的ECAP变形后（图1b）, ZK60 合金显示具有明显降低的晶粒尺寸的完全再结晶的晶粒结构。8道次等径弯曲通道后的样品与4道次的有类似微观结构，平均晶粒尺寸为1.6um。（图 1 c）应当指出的是一些尺寸10um的杂晶是仍然可见德，该值指示粮食增长已在等径弯曲通道过程中发生。晶粒结构是与Lapovok 等人的报告中ZK60合金473k等径弯曲变形后的类似。已观察到在513k的ECAP变形后试样中无缠绕。两步ECA
8、P变形处理后，晶粒尺寸变得太小，使用光学显微镜来加以区分。SEM观察表明，453 K下通过2道次后，在第二个步骤，晶粒大小减少到1um（图1d） 。453 K时增加道次数为4 ，晶粒尺寸进一步降低0.8um（图1E ）3.2 TEM组织图2A和B是晶粒结构的TEM明场图像以及选择相应的面积在513 下分别用单步ECAP变形过程通过4和8道次处理后的挤压变形ZK60合金的衍射图案。在两个样本中，观察等轴晶粒的平均粒径为1-2um。符合光学显微镜观察的结果。图2c显示在513k下 4道次ECAP变形过程中样品的脱位阵列是由ECAP变形过程中的变形和恢复造成的。8道次ECAP变形后，重脱位纠缠仍然保
9、留在某些区域，而等轴无位错的晶粒也可以观察到。TEM观察表明，ECAP变形处理的合金存在着两种类型的镁锌沉淀。据潘等人的研究，图2a和b箭头表示了昏暗的大块状颗粒可能是MgZn2 ，而细颗粒均匀分布在合金内（图2a和c） 可能是MgZn沉淀 。这些沉淀物被认为阻止脱位。如图3为两步ECAP变形挤压变形ZK60合金细晶粒结构的TEM观察，在513下两步ECAP变形处理的样品相比单步ECAP变形处理的样品，有细化晶粒结构。 在513k下4道次的ECAP变形降低晶粒尺寸从1.8um到0.9um。453k下2和4道次ECAP变形后降至0.7um。3.3机械性能室温拉伸应力应变曲线的接收和ECAP加工挤
10、压变形ZK60合金绘制于图4。屈服拉伸强度，抗拉强度和断裂伸长率的值列于表1 。在513k下4道次和8道次ECAP变形后，抗拉强度和屈服强度相似，而后者则显示了较高的延伸失败的价值。然而，作为ZK60合金相比，单步ECAP变形过程中降低晶粒尺同时已显着降低合金的强度。据根据金正日和郑某认为强度下降有与ECAP变形加工过程中的织构的演变有关。经过两步ECAP变形过程的合金强度已得到恢复与收到的材料相比。在453 K下2道次的ECAP变形后屈服强度几乎接近获得的材料。 4道次变形后，强度高于收到的材料。强度也显着改善相比单步ECAP变形过程。在453 K下2道次和4道次 ECAP变形处理后极限强度
11、增加15MPa和40 MPa，屈服强度分别提高了45和55兆帕。3.4织构的演变ZK60合金的ECAP变形过程中的质地变化如图5。对于收到的合金，极图揭示了一个强大的基础纹理，表明在大多数晶粒是面向基面垂直挤压方向。在513 K下4道次单步ECAP变形过程，质地基底仍然有轻微的蔓延，一个新的纹理组成部分定位45从海关向运输署已形成。增加道次至8，已完全由新形成的纹理组件取代，最大强度也从4.77增加至7.05 。两步ECAP变形与在513k下8道次的ECAP变形产生类似的质地，在第2步453K下4道次的ECAP变形后，最大纹理强度的极点在所有的合金中最高，该值指示强质地已研制成功。道次由2增加
12、到4时纹理部分保留，最大强度由7.1增加至12.3。4结论 道挤压对微观结构的影响及其作为挤压ZK60金力学性能的考察团tigated得到的结果摘要如下：(i) 两步等径弯曲通道处理作为挤压ZK60的晶粒尺寸是更有效地比起单步等径弯曲通道处理。513 K 4道次加453 K4道次两步等径弯曲通道后得到了细颗粒，晶粒尺寸为0.8um。径弯曲通道过程显著晶粒细化机制主要是由于连续动态恢复和再结晶。 （ii）在单步ECAP变形过程后，ZK60合金的强度下降。但是在两步ECAP变形过程中恢复。强度下降与质地软化有关。与513k下4道单步ECAP变形相比，在453k下4道次和513k下4道次的两个步骤的ECAP变形合金强度显著提高。
