Mater. Sci. Eng. A：試樣取向對ZA61鎂合金多道攪拌摩擦加工力學性能的影響

【引言】

鎂合金具有低密度、高比強度以及良好的加工性能，在輕量化結構中具有廣泛應用前景，但由于成型性能和塑性比較差，所以鎂合金的應用得到了極大限制。多道攪拌摩擦加工技術是一種能夠細化晶粒的新型加工技術。但目前并不清楚多道攪拌摩擦工藝得到的組織以及各向異性與力學性能之間的關系。

【成果簡介】

近日，華南理工大學的張大童和瑞爾森大學的D.L.Chen(共同通訊)在Materials Science and Engineering: A上發表了最新的研究成果“Tensile properties of AZ61 magnesium alloy produced by multi-pass friction stir processing: Effect of sample orientation”。在該文中，主要研究了AZ61鎂合金多道攪拌摩擦加工不同取向的拉伸性能，并探究斷裂機理和顯微組織以及織構的關系。

【致歉：很抱歉，未能找到通訊作者D.L.Chen的確切中文名字，小編表示誠摯的歉意！】

【圖文導讀】

圖1 多道攪拌摩擦加工拉伸試樣及焊縫形貌示意圖

（a）拉伸試樣的示意圖

（b）焊縫橫截面示意圖

（c）焊縫宏觀形貌圖

圖2 橫截面光鏡圖

（a）單道攪拌摩擦加工橫截面光鏡圖

（b）多道攪拌摩擦加工橫截面光鏡圖

圖3 M-FSP板不同道的光鏡圖

（a）第一道攪拌區的光鏡圖

（b）第一道和第二道中間過渡區的光鏡圖

（c）第七道和第八道中間過渡區的光鏡圖

（d）第八道攪拌區的光鏡圖

圖4 實驗材料的SEM和EBSD圖

（a）母材的SEM圖

（b）S-FSP試樣橫截面攪拌區顯微組織的EBSD圖

（c）M-FSP試樣橫截面攪拌區顯微組織的EBSD圖

圖5 攪拌區極射圖

（a）S-FSP試樣攪拌區{0002}和{10-10}極射圖

（b）M-FSP試樣攪拌區{0002}和{10-10}極射圖

圖6 M-FSP試樣低倍光鏡圖及對應的顯微硬度圖

（a）M-FSP試樣低倍光鏡圖

（b）與圖（a）對應的顯微硬度圖

圖7 工程應力-應變曲線

圖8 拉伸試樣斷口表面的SEM圖

（a）橫向拉伸試樣的斷口

（b）45°拉伸試樣的斷口

（c）平行方向拉伸試樣的斷口

（d）圖（b）的放大圖

圖9 拉伸斷裂的裂紋路徑

（a）TD試樣PD-TD面的拉伸斷裂路徑

（b）45°試樣PD-TD面的拉伸斷裂路徑

（c）PD試樣PD-TD面的拉伸斷裂路徑

（d）TD試樣ND-TD面的拉伸斷裂路徑

圖10 表面SEM圖

（a）TD拉伸試樣PD-TD斷裂面的SEM圖

（b）45°拉伸試樣PD-TD斷裂面的SEM圖

（c）PD拉伸試樣PD-TD斷裂面的SEM圖

（d）圖（b）放大圖

【小結】

本文的主要研究結論如下：

（1）M-FSP能夠用于加工大尺寸的AZ61鎂合金板。

（2）S-FSP能夠將鑄造AZ61鎂合金的晶粒從75微米左右細化到12.5微米左右。經過多道攪拌摩擦加工后，攪拌區晶粒能夠進一步細化到7.8微米左右。而過渡區的晶粒呈現間歇的不均勻組織。

（3）由于多道攪拌摩擦作用能夠細化晶粒并能減少鑄造缺陷，所以和母材相比，鎂合金多道攪拌摩擦能夠提高抗拉強度。

（4）AZ61鎂合金多道攪拌摩擦件具有明顯的塑性各向異性。和PD以及TD試樣相比，45°試件塑性明顯降低。

（5）多道攪拌摩擦加工過程中，搭結過程對顯微組織轉變具有重要作用。拉伸性能的各向異性主要是因為M-FSP板顯微組織和織構的非均勻性。

文獻鏈接：Tensile properties of AZ61 magnesium alloy produced by multi-pass friction stir processing: Effect of sample orientation(Materials Science and Engineering: A，2018，DOI：10.1016/j.msea.2018.04.017)

本文由材料人編輯部金屬組 楊樹 供稿，材料牛編輯整理。

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