Mixed grain structure and mechanical property anisotropy of AZ40 magnesium alloy bar with diameter of 160 mm  

直径为160mm AZ40镁合金棒材的混晶组织和力学性能各向异性(英文)

作　　者：石国梁[1] 张奎[1] 李兴刚[1] 李永军[1] 马鸣龙[1] 袁家伟[1] 卢春芳[1] 

机构地区：[1]北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室,北京100088

出　　处：《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》2015年第12期3944-3952,共9页中国有色金属学报（英文版）

基　　金：Project(2013CB632202)supported by the National Basic Research Program of China

摘　　要：The mixed grain structure and mechanical property anisotropy of AZ40 magnesium alloy bar with a diameter of 160 mm manufactured by ＂multi-direction forging（MDF） ＋ extrusion ＋ online cooling＂ technique were investigated by optical microscopy（OM）, scanning electron microscopy（SEM）, X-ray diffraction macro-texture measurement and room temperature（RT） tensile test. The results show that mixed grain structure is caused by the micro-segregation of Al in semi-continuous casting ingot. Homogenization of（380 °C, 8 h） ＋（410 °C, 12 h） cannot totally eliminate such micro-segregation. During MDF and extrusion, the dendrite interiors with 3%-4% Al（mass fraction） transform to fine grain zones, yet the dendrite edges with about 6% Al transform to coarse grain zones. XRD macro-textures of the outer, R/2 and center show typical fiber texture characteristics and the intensity of [0001]//Ra D orientation in the outer（11.245） is about twice as big as those in the R/2（6.026） and center（6.979）. The as-extruded AZ40 magnesium alloy bar has high elongation（A） and moderate ultimate tensile strength（Rm） in both extrusion direction（ED） and radius direction（Ra D）, i.e., A of 19%-25% and Rm of 256-264 MPa; however, yield strength（Rp0.2） shows anisotropy and heterogeneity, i.e., 103 MPa in Ra D, 137 MPa in ED-C（the center） and 161 MPa in ED-O（the outer）, which are mainly caused by the texture.（155 °C, 7 h） ＋（170 °C, 24 h） aging has no influence on strength and elongation of AZ40 magnesium bar.采用＂多向锻造（MDF）＋挤压＋在线冷却＂技术制备的AZ40（直径为160 mm）镁合金棒材具有混晶组织和力学性能各向异性,通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射织构测量和室温拉伸试验对上述特征进行表征和分析。结果表明：混晶组织来源于半连续铸锭中Al的微观偏析。均匀化处理（（380°C,8 h）＋（410°C,12 h））不能完全消除这种微观偏析。在后续MDF和挤压过程中,Al含量为3%-4%（质量分数）的枝晶心部转变成细晶区,而Al含量约为6%的枝晶边缘转变成粗晶区。表层、R/2和心部的XRD宏观织构都呈现典型的纤维织构特征,且表层的[0001]//Ra D取向强度（11.245）约为R/2处（6.026）和心部（6.979）的两倍。挤压态AZ40镁合金棒材沿挤压方向和半径方向具有优异的伸长率（A）和中等抗拉强度（Rm）：A为19%-25%,Rm为256-264 MPa;然而,屈服强度（Rp0.2）呈现出各向异性和内外不均匀性,即Ra D为103 MPa,ED-C（心部）为137 MPa,ED-O（边部）为161 MPa,这主要是织构造成的。（155°C,7 h）＋（170°C,24 h）时效处理对AZ40镁合金棒材的强度和伸长率几乎没有影响。

关 键 词：AZ40 magnesium alloy mixed grain structure mechanical properties ANISOTROPY MICRO-SEGREGATION texture 

分 类 号：TG146.22[一般工业技术—材料科学与工程]