超声振动压缩AZ91镁合金的组织演变与变形机理研究

目的 探究室温超声振动压缩(UVC)作用下镁合金的成形和应用潜力,研究AZ91固溶镁合金经UVC加工后的微观组织和力学性能演变规律,并探究其变形机理.方法 在室温、频率 20 kHz和气压100 kPa条件下对固溶态AZ91 镁合金进行不同时间(0～1 s)的UVC加工,利用光学显微镜、XRD、SEM、TEM和显微硬度等手段研究UVC后合金的微观组织、力学性能和变形机理.结果 在室温UVC加工过程中,AZ91合金的圆周伸长率和真应变逐渐增加.加载时间为 1 s时,合金的圆周伸长率和真应变分别达到 80%和1.2,显著高于传统压缩.UVC过程中所需的最大应力仅为 37.18 MPa,温度最高达 243℃.随着UVC时间的延长,合金中出现大量变形带,且变形带内析出亚微米级的 Mg17Al12 第二相.合金中的位错密度显著提升,逐步发生动态回复和动态再结晶细化晶粒.UVC 后,合金的显微硬度由固溶合金的 70.6HV 显著提升至102.1HV.UVC 作用下能够实现固溶镁合金高应变速率、大应变量变形的主要原因是合金中变形带和孪晶的快速增殖.此外,变形带内第二相的迅速析出、动态回复和再结晶也对合金的变形起到促进作用.结论 固溶AZ91镁合金在超声振动压缩作用下展现了良好的变形能力和成形潜力,通过改进超声工艺有望在室温下实现镁合金的高应变速率大应变量超塑性成形.