【摘 要】
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本文选用5A06铝合金和AZ31B镁合金为基材,采用旋转摩擦挤压（Rotational Friction Extrusion,RFE）加工方法进行了制备铝/镁非平衡合金试验。观察了制备铝/镁非平衡合金过程中金属流动特征和合金的表面成形,采用EBSD技术分析了铝/镁非平衡合金的取向成像、晶粒尺寸、晶界、取向差分布和织构,并测试合金硬度、抗拉强度和延伸率,观察合金断口形貌,研究不同镁含量的铝/镁非平衡
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本文选用5A06铝合金和AZ31B镁合金为基材,采用旋转摩擦挤压（Rotational Friction Extrusion,RFE）加工方法进行了制备铝/镁非平衡合金试验。观察了制备铝/镁非平衡合金过程中金属流动特征和合金的表面成形,采用EBSD技术分析了铝/镁非平衡合金的取向成像、晶粒尺寸、晶界、取向差分布和织构,并测试合金硬度、抗拉强度和延伸率,观察合金断口形貌,研究不同镁含量的铝/镁非平衡合金微观结构变化规律及力学特征。研究结果表明:铝/镁非平衡合金挤压成形过程分为挤压阶段、搅拌阶段和成形阶段三个阶段。制备的铝/镁非平衡合金表面出现“起皮”现象,随着镁含量的增加,非平衡合金起皮现象越来越严重,10vol%Mg铝/镁非平衡合金表面“起皮”现象最为严重。铝/镁非平衡合金由α（Al）和Al3Mg2相组成,合金中观察到了α（Al）+Al3Mg2条带状组织。采用RFE制备的铝/镁合金为组织较均匀,制备过程中合金发生动态再结晶,组织为细小的等轴晶粒。随着镁含量的增加,非平衡合金晶粒尺寸减小,10vol%Mg铝/镁非平衡合金的晶粒平均晶粒尺寸最小,为5μm;相比于铝基材基材平均晶粒尺寸下降了78.6%。铝基材主要晶粒取向为<001>晶向和<101>晶向,含有少量的<111>晶向;经过RFE加工后,基材中的<111>晶向和<001>晶向增多,<101>晶向减少。铝/镁非平衡合金中发生<101>向<111>晶向和<001>晶向转变,10vol%Mg铝/镁非平衡合金<111>晶向含量最多,<001>晶向和<101>晶向含量相当。铝基材KAM值分布均匀且分布在0～0.5°之间,部分晶粒内部和边界附近KAM值在1°～1.5°之间,经过RFE加工,KAM值在1°～1.5°之间晶粒和晶界数量增多,5%vol Mg铝/镁非平衡合金局部取向差曲线向较大的值移动,且取向差在1°～1.5°之间的晶粒和晶界较多。铝/镁非平衡合金中HAGBs比例较原始基材增加,10vol%Mg铝/镁非平衡合金HAGBs比例达到85.7%,相比于基材增加了47.3%,平均取向差为45.7%,约为基材的2倍。10vol%Mg铝/镁非平衡合金最大极密度和最大取向函数值最低,分别为1.91和1.97。铝/镁非平衡合金硬度和抗拉强度较基材得到了提高,随镁含量增加,铝/镁非平衡合金硬度和抗拉强度逐渐增大,延伸率先增大后逐渐减少。10vol%Mg铝/镁非平衡合金硬度值最大,为137.1HV,较基材增加了56.7%;抗拉强度最大,为332.6 Mpa,较基材提高了74%;延伸率最小,为1.1%。铝基材断裂方式为微孔聚合型断裂,铝/镁非平衡合金断裂方式为兼有微孔聚合型断裂和解理断裂的韧脆混合型断裂且非平衡合金的强化方式有固溶强化、细晶强化和位错强化三种。
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