【作 者】趙磊杰;馬立峰;韓廷狀;范沁紅

　　【引 言】

　　鎂合金作為最輕的結(jié)構(gòu)材料，具有優(yōu)異的減重效果，與其他材料相比還具有高比強(qiáng)度和比剛度等優(yōu)點(diǎn)，因此其被越來(lái)越多地應(yīng)用于軍工、航天航空、汽車及電子等領(lǐng)域[l]。在采用傳統(tǒng)鑄造工藝生產(chǎn)鎂合金的過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生縮孔、空洞和組織偏析等缺陷，而鑄造過(guò)程中鎂合金粗大的晶粒組織嚴(yán)重限制了其強(qiáng)度和成形性，通過(guò)軋制工藝生產(chǎn)鎂合金板材能從根本上消除鑄造過(guò)程中的缺陷，擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用市場(chǎng)[2-3]。軋制不僅可以生產(chǎn)薄板，還可以在不同程度上細(xì)化晶粒。根據(jù)Hall-Petch強(qiáng)化機(jī)制可知，晶粒細(xì)化可以大幅提高合金強(qiáng)度，而晶粒尺寸越小，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)越短，越不易發(fā)生位錯(cuò)堆塞現(xiàn)象;此外，晶界面積的增大會(huì)促進(jìn)晶界滑移協(xié)調(diào)變形機(jī)制的進(jìn)行，在一定程度上提高合金的成形性[4-6]。

　　在傳統(tǒng)軋制中，一方面，鎂合金為密排六力一結(jié)構(gòu)(HCP)，低溫軋制成形過(guò)程中由于基面滑移的臨界剪切應(yīng)力(C RSS)低于非基面滑移，開(kāi)動(dòng)滑移系少，以基面滑移為主，易形成強(qiáng)基面織構(gòu)，各向異性顯著，容易發(fā)生邊裂[7-8]。在對(duì)鎂合金板材進(jìn)行2.22%極小道次壓下時(shí)，鎂合金仍發(fā)生邊裂[9]。另一力一面，鎂合金的比熱小，導(dǎo)致軋制過(guò)程中溫降迅速，與空氣接觸的表面溫度低于板材內(nèi)部溫度，形成溫差，使內(nèi)部與邊部組織不均勻，也使鎂合金產(chǎn)生邊裂甚至斷裂。傳統(tǒng)軋制會(huì)產(chǎn)生顯著的基面織構(gòu)，且隨軋制的進(jìn)行基面織構(gòu)強(qiáng)度增大，而強(qiáng)基面織構(gòu)會(huì)顯著降低合金的塑性及成形性能[10-12]。因此，為了弱化板材的基面織構(gòu)，傳統(tǒng)軋制通常采用中高溫進(jìn)行軋制。中高溫軋制能降低非基面滑移的C RSS，促進(jìn)非基面滑移的進(jìn)行，啟動(dòng)更多滑移系，弱化基面織構(gòu)，提高板材的成形性。然而，由于軋制過(guò)程中溫降嚴(yán)重，需多次回爐加熱保溫，導(dǎo)致軋制工藝繁瑣、效率低。Am-jad[13]和Rao等[14]發(fā)現(xiàn):當(dāng)溫度為350--400℃時(shí)，原本細(xì)化的晶粒在隨后升溫軋制過(guò)程中長(zhǎng)大粗化，導(dǎo)致合金的強(qiáng)度和成形性下降。

　　為了提高鎂合金板材軋制過(guò)程中的成形性和軋后板材成形性，國(guó)內(nèi)外研究者從高速軋制的剪切帶弱化、在線熱連車L的溫降控制、立軋板材邊部極限應(yīng)力的提高和剪切帶的弱化、交叉軋制各向異性及基面織構(gòu)的弱化力一面來(lái)提高板材軋制的成形性，改善邊裂;采用附加剪切力的軋制力一式—異步軋制、交叉輥軋制和等徑角軋制來(lái)弱化基面織構(gòu)，開(kāi)動(dòng)更多的非基面滑移系，提高軋后板材的成形性;累積疊軋和襯板軋制制備雙組態(tài)晶粒(混晶)結(jié)構(gòu)以獲得高強(qiáng)高塑板材。

　　本文從以上軋制工藝出發(fā)，綜述了各工藝對(duì)微觀組織晶粒、織構(gòu)演變的影響及提高板材成形性的機(jī)理，為獲得宏觀無(wú)邊裂、高強(qiáng)度、高塑性的鎂合金板材奠定了基礎(chǔ)。

　　【結(jié)語(yǔ)和展望】

　　未來(lái)，隨著工業(yè)水平的快速發(fā)展，單一高性能的鎂合金板材將滿足不了社會(huì)的需求，此時(shí)高綜合性能的鎂合金板材將會(huì)成為未來(lái)主要的研究力一向。從上述內(nèi)容可知:不同軋制工藝力一式將會(huì)給變形鎂合金板材帶來(lái)不同力一面的性能提高，但是其綜合性能得不到同時(shí)提高。因此，軋制工藝力一式還存在以下缺點(diǎn):

　　（1）雖然通過(guò)弱化板材的基面織構(gòu)，能夠在抑制邊裂的同時(shí)，使板材在延伸率和成形性力一面獲得較大程度上的提升。但是，弱化基面織構(gòu)的軋制工藝所產(chǎn)生的再結(jié)晶晶粒使晶體內(nèi)缺陷與位錯(cuò)消失，甚至原本細(xì)化的再結(jié)晶晶粒出現(xiàn)逆長(zhǎng)大，削弱了鎂合金的位錯(cuò)強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化效果，造成板材延伸率及成形性的提高是在犧牲強(qiáng)度的基礎(chǔ)上得到的。

　　（2）在大變形軋制中，孿晶及大變形能能夠?yàn)楹罄m(xù)晶粒的DRX提供充足的形核質(zhì)點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)能，使晶粒大幅度細(xì)化，強(qiáng)度提高。但是，變形量的累積不僅會(huì)使板材內(nèi)部出現(xiàn)位錯(cuò)堆塞、晶界滑移、應(yīng)變硬化能力減弱，導(dǎo)致板材均勻變形能力降低;而且還會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)基面織構(gòu)取向晶粒增加，提高基面織構(gòu)強(qiáng)度，降低板材的延伸率和成形性。

　　通過(guò)粗晶與細(xì)晶交替共存的這種微結(jié)構(gòu)，能夠有效地獲得強(qiáng)度和塑性的同時(shí)提高。因此，需要進(jìn)一步優(yōu)化鎂合金板材軋制工藝力一式，更好地了解其變形機(jī)制特征，實(shí)現(xiàn)織構(gòu)演變、晶界滑移、晶粒結(jié)構(gòu)及強(qiáng)化機(jī)制上的統(tǒng)一控制，協(xié)調(diào)好強(qiáng)化機(jī)制與滑移、孿生等協(xié)調(diào)變形機(jī)制之間的平衡關(guān)系，在獲得高強(qiáng)高塑鎂合金板材上做出重大突破，擴(kuò)大鎂合金板材的應(yīng)用市場(chǎng)。

　　以下是正文：