【摘 要】
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镁合金具有密度低、比强度高、阻尼性能好等优点,广泛应用于航空航天、交通运输、国防军工、3C产品等领域。然而,镁合金塑性差强度低,综合力学性能不佳,限制了其进一步应用。共挤压是不同特性材料经挤压变形形成复合材料的成形技术,其工艺简单、成本低廉,用于制备镁合金复合棒材能够有效提高其综合力学性能。本文选取AZ31、ZK60镁合金分别用作共挤压坯料的套筒及内芯,利用共挤压技术制备了AZ31/ZK60共挤压
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镁合金具有密度低、比强度高、阻尼性能好等优点,广泛应用于航空航天、交通运输、国防军工、3C产品等领域。然而,镁合金塑性差强度低,综合力学性能不佳,限制了其进一步应用。共挤压是不同特性材料经挤压变形形成复合材料的成形技术,其工艺简单、成本低廉,用于制备镁合金复合棒材能够有效提高其综合力学性能。本文选取AZ31、ZK60镁合金分别用作共挤压坯料的套筒及内芯,利用共挤压技术制备了AZ31/ZK60共挤压复合棒材。通过正交实验设计,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射技术、压缩实验、硬度测试等方法,确立了共挤压参数的重要性次序,分析了主要共挤压工艺参数及热处理对复合棒材微观组织和力学性能的影响规律。主要研究结论如下:（1）正交实验表明影响复合棒材抗压强度的因素由主到次依次为:体积分数比＞挤压温度＞芯部材料的制备状态＞挤压速度;最优共挤压工艺为:挤压温度-350℃+挤压速度-30 mm/min+AZ31与ZK60体积分数比-7:9+内芯ZK60制备状态-浇铸态。共挤压过程中,套筒AZ31与芯部ZK60均发生动态再结晶,内芯ZK60的再结晶程度及再结晶晶粒结构与制备状态有直接关联:挤压态ZK60在共挤压过程中发生完全动态再结晶,而浇铸态和铸造态ZK60发生部分动态再结晶。（2）主要共挤压工艺参数对共挤压复合棒材的影响规律为:随着挤压速度的加快,复合棒材的晶粒略有增大,抗压强度降低;芯部ZK60为挤压态时,复合棒材的抗压强度随着AZ31与ZK60体积分数比的增大而提高;芯部ZK60为铸造态时,复合棒材抗压强度最大,为424 MPa;为浇铸态时,强度次之;为挤压态时,强度最小。（3）浇铸、铸造、挤压态芯部的共挤压复合棒材经350℃退火30 min后,AZ31与挤压态ZK60平均晶粒尺寸略有增大,芯部为浇铸态和铸造态的ZK60发生部分静态再结晶,其平均晶粒尺寸减小;抗压强度提高。退火温度提高到400℃时,AZ31与挤压态ZK60平均晶粒尺寸变化不大,芯部为浇铸态和铸造态的ZK60静态再结晶程度提高,发生晶粒长大,平均晶粒尺寸增加;抗压强度降低,但仍然高于退火前试样,表明复合棒材的退火温度以350℃为宜。（4）芯部ZK60制备状态不同的共挤压复合棒材在时效（T5）和固溶+时效（T6）处理后,浇铸态和铸造态ZK60的显微硬度均提高,且在相同的时效时间和时效温度下,T5处理后的硬度高于T6处理后的。获得最佳的热处理工艺为180℃时效12 h,在最佳的时效工艺条件下,抗压强度提高幅度最大的是芯部ZK60为铸造态的复合棒材,提高幅度高达21%。
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