(三)析出强化
析出强化的原理主要是析出相会阻碍位错的滑移与运动,从而提高屈服强度。
(四) 细晶强化
细晶强化是指通过细化晶粒的方法来提高镁合金的力学性能。细晶强化主要是控制镁合金晶粒大小来达到强化目的的。其强化原理主要是根据位错理论。在细晶强化时,阻碍滑移发生的主要是晶界,晶界附近有应力集中现象,这会产生更多的滑移系。细晶强化后镁合金的变形会越均匀,所以可以提高镁合金的强韧性。目前在镁合金的工业生产中主要以模铸和压铸为主,经过塑性加工后的镁合金,可以有效地细化晶粒,消除组织缺陷,获得良好的组织与性能。
(五) 热处理强化
热处理强化是改善镁合金工艺性能的一种十分有效的方法。镁合金之所以要进行热处理强化,其主要目的是想改善镁合金的力学性能,比如镁合金的屈服强度、抗拉强度、塑性、冲击韧性和伸长率等。对于镁合金来说,主要的热处理方法主要是时效处理和固溶强化。能否用热处理来强化镁合金主要取决于以下两点:
(1)合金元素在镁基体中具有较高的溶解度;
(2)在时效处理的过程中会有对镁合金强化效果显著的第二相析出[7,8]。
1。4 搅拌摩擦加工技术
1。4。1 搅拌摩擦加工技术原理
搅拌摩擦加工是一种新型的显微结构改性的固态加工技术[9,10],它是从搅拌摩擦焊的基础上演变而来的一种新型的加工方法,由Mishra博士等[11]最早提出。搅拌摩擦加工的基本工作过程如图1所示:
图1 搅拌摩擦加工过程示意图
主要是通过搅拌头的强烈搅拌作用让被加工材料产生剧烈的混合、破碎和塑性变形,进而实现微观结构的均匀化、致密化和细化[12,13]。搅拌摩擦加工过程中高速旋转的搅拌针进入材料内部进行摩擦和搅拌,搅拌针旋转产生的剪切摩擦热会将搅拌针附近的金属软化进而热塑化,使加工位置的金属产生剧烈的塑性流变。搅拌摩擦加工具有很多其他技术无法比拟的优点,比如工艺参数易于控制,容易实现工业化和自动化,不需要加热工件(镁合金易氧化),改性厚度可控等[14]。
在搅拌摩擦加工过程中,影响搅拌摩擦区域镁合金晶粒大小和显微组织的因素主要有搅拌头的大小、加工参数、工作台的温度以及冷却速度等。罗贤道等人[15]研究了搅拌头是否有螺纹和搅拌头不同轴肩尺寸对7050铝合金焊缝的影响。通过研究发现,搅拌头如果存在螺纹将会给焊缝区金属提供更大的剪切力,进一步提高焊缝区的热输入,这样会使焊缝处的塑性金属体积增大,使金属的流动性增强,由此带来的就是成型效果好,表面平整的焊缝。
将搅拌头的尺寸保持不变,那么影响搅拌摩擦加工后搅拌摩擦区域晶粒尺寸大小最关键的两个因素就是搅拌头的进给速度和旋转速度,这会直接影响到搅拌摩擦加工过程中的热输出大小。正常情况下,如果搅拌头的进给速度越大,则单位长度上热输出量就会越小;如果搅拌头的旋转速度越大,那么在加工过程中热输出量就会越多,具体的整个搅拌摩擦加工过程的热输入qE可以用公式表示为[16]:
上式中:k为热输入常量系数,v为加工速度。Arora等[12]人系统的研究了搅拌摩擦加工过程中加工参数(搅拌头转速、加工速度、加工道次等)对AE41镁合金经过搅拌摩擦加工后在搅拌摩擦区域的显微硬度和平均晶粒尺寸的影响。通过研究发现,可以通过上式来预测经过搅拌摩擦加工后镁合金在搅拌摩擦区域的硬度和平均晶粒尺寸。文献综述