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锥面第二序,{1122} -

c+a,<1123> 6 5

在表1.1中，基面{0001}为镁合金最基本的滑移面，也是晶体结构中原子排列最 为紧密的晶面。晶体发生滑移时，作用在金属晶体上的外力分解于滑移面上的剪切应 力必须达到某一数值时，滑移才可以发生。其中，发生滑移所需要的剪切应力值为金 属的临界剪切应力值。而不同滑移面上所需要的临界切切应力的大小与温度密切相关。 在室温下，基面滑移所需的临界切应力与棱柱滑移和锥面滑移相比，其数值低一个数 量级。因此镁及镁合金在室温下发生变形时，只有基面滑移产生[4]。通常，当晶界附 近区域的应力集中较为严重时，棱柱面和锥面滑移才会开动，参与变形。在进行塑性 变形时，提高成形温度，镁及镁合金晶体的棱柱面和锥面滑移系会被激活，参与变形， 从而改善和提高板料的塑性。

1.2.2 孪生变形

孪生变形是指在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面(称为孪生面)和一 定晶向(称为孪生方向)发生均匀切变，也是金属材料塑性变形的另一种方式[5]。镁的

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孪生面为{1012}，孪生方向为(1011)。镁及镁合金在高温下塑性变形时，一个重要的

微观特征是滑移与孪生协调动作完成变形，以滑移为主，孪生为辅。孪生的作用是改 善应力集中并释放应力和调整晶体的取向，使得滑移可进一步进行。孪生和滑移交替 进行，可获得更大的塑性变形量[6]，有利于变形的进行。但是孪生切变量与滑移切变 量相比，远小于滑移的切变量。论文网

1.3 镁合金塑性成形技术

目前，大多数的结构镁合金产品都是采用压铸[7，8]、熔铸[9]、轧制、挤压、锻造 和压力成形等方法制成的[10]。其中，轧制、挤压、锻造和压力成形为镁合金的塑性成 形方法。

1.3.1 轧制成形

镁合金板材一般采用轧制的方法成形。在轧制过程中，镁合金的晶粒可以得到细 化，并且改善其组织，提高力学性能[11]。在轧制成形时，板料的变形方式为水平方向 延伸，垂直方向受压。因此，在室温下，镁合金变形困难，一般会选择热轧和温轧。

镁合金轧制过程受到镁合金板料自身和轧制工艺因素的影响，其中，板料自身因 素包括金属化学成分及组织状态等条件；轧制工艺因素有轧制温度、轧制变形量和轧 制速度及后续的热处理等[12]。由于温度对于镁合金的塑性变形能力影响很大，因此，

在轧制过程中，温度是轧制的关键参数。当轧制温度较低时，不能通过动态再结晶改 善晶粒的大小，粗大的晶粒组织中出现孪晶，引起应力集中；而轧制温度过高时，可 能会发生二次再结晶，导致晶粒容易长大，增大了板材的热脆倾向，并且促使裂纹的 萌生和扩展。Hosokawa等[13]通过对轧制AZ31镁合金的研究得知，当轧制温度在225～ 400℃范围内，轧制压下量可达85．7％以上而不出现裂纹；当轧制温度在200℃以下 时，板料的成形性能较差，易出现裂纹。因此，大多数镁合金轧制会选择在225~400℃ 温度范围内进行。此外，在轧制应变速率较低的情况下，镁合金的轧制温度会有所变 化。经研究表明，当应变速率为0．01s-1时，镁合金板料应选择在180～260℃温度范 围内进行轧制 [14]。

轧制工艺参数中，变形量也是关键的因素。一般，随着变形量的增加，板料的晶 粒可以得到细化。但变形量过大，容易出现表面裂纹和裂边。因此，镁合金轧制通常 采用多道次压下量的方法。AZ31镁合金通过冷轧，可获得最大变形量为15％，但一 般都采用的工艺为：多道次压下量，且压下量均小于5％，而在中间退火的总变形量 小于25％[15]。此外，通过提高轧制温度，可以增加压下量。陈彬等[16]的研究表明： 挤压态AZ31镁合金提高轧制温度至300℃或400℃，再进行大压下量的轧制，道次的 压下量可超过46％，并且最高可达71％。