Mater. Sci. Eng. A：试样取向对ZA61镁合金多道搅拌摩擦加工力学性能的影响

【引言】

镁合金具有低密度、高比强度以及良好的加工性能，在轻量化结构中具有广泛应用前景，但由于成型性能和塑性比较差，所以镁合金的应用得到了极大限制。多道搅拌摩擦加工技术是一种能够细化晶粒的新型加工技术。但目前并不清楚多道搅拌摩擦工艺得到的组织以及各向异性与力学性能之间的关系。

【成果简介】

近日，华南理工大学的张大童和瑞尔森大学的D.L.Chen(共同通讯)在Materials Science and Engineering: A上发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”。在该文中，主要研究了AZ61镁合金多道搅拌摩擦加工不同取向的拉伸性能，并探究断裂机理和显微组织以及织构的关系。

【致歉：很抱歉，未能找到通讯作者D.L.Chen的确切中文名字，小编表示诚挚的歉意！】

【图文导读】

图1 多道搅拌摩擦加工拉伸试样及焊缝形貌示意图

（a）拉伸试样的示意图

（b）焊缝横截面示意图

（c）焊缝宏观形貌图

图2 横截面光镜图

（a）单道搅拌摩擦加工横截面光镜图

（b）多道搅拌摩擦加工横截面光镜图

图3 M-FSP板不同道的光镜图

（a）第一道搅拌区的光镜图

（b）第一道和第二道中间过渡区的光镜图

（c）第七道和第八道中间过渡区的光镜图

（d）第八道搅拌区的光镜图

图4 实验材料的SEM和EBSD图

（a）母材的SEM图

（b）S-FSP试样横截面搅拌区显微组织的EBSD图

（c）M-FSP试样横截面搅拌区显微组织的EBSD图

图5 搅拌区极射图

（a）S-FSP试样搅拌区{0002}和{10-10}极射图

（b）M-FSP试样搅拌区{0002}和{10-10}极射图

图6 M-FSP试样低倍光镜图及对应的显微硬度图

（a）M-FSP试样低倍光镜图

（b）与图（a）对应的显微硬度图

图7 工程应力-应变曲线

图8 拉伸试样断口表面的SEM图

（a）横向拉伸试样的断口

（b）45°拉伸试样的断口

（c）平行方向拉伸试样的断口

（d）图（b）的放大图

图9 拉伸断裂的裂纹路径

（a）TD试样PD-TD面的拉伸断裂路径

（b）45°试样PD-TD面的拉伸断裂路径

（c）PD试样PD-TD面的拉伸断裂路径

（d）TD试样ND-TD面的拉伸断裂路径

图10 表面SEM图

（a）TD拉伸试样PD-TD断裂面的SEM图

（b）45°拉伸试样PD-TD断裂面的SEM图

（c）PD拉伸试样PD-TD断裂面的SEM图

（d）图（b）放大图

【小结】

本文的主要研究结论如下：

（1）M-FSP能够用于加工大尺寸的AZ61镁合金板。

（2）S-FSP能够将铸造AZ61镁合金的晶粒从75微米左右细化到12.5微米左右。经过多道搅拌摩擦加工后，搅拌区晶粒能够进一步细化到7.8微米左右。而过渡区的晶粒呈现间歇的不均匀组织。

（3）由于多道搅拌摩擦作用能够细化晶粒并能减少铸造缺陷，所以和母材相比，镁合金多道搅拌摩擦能够提高抗拉强度。

（4）AZ61镁合金多道搅拌摩擦件具有明显的塑性各向异性。和PD以及TD试样相比，45°试件塑性明显降低。

（5）多道搅拌摩擦加工过程中，搭结过程对显微组织转变具有重要作用。拉伸性能的各向异性主要是因为M-FSP板显微组织和织构的非均匀性。

文献链接：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)

本文由材料人编辑部金属组 杨树 供稿，材料牛编辑整理。

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