熱輸入對AZ31鎂合金FSP試樣力學性能的影響

劉守法，周兆鋒，李春風

熱輸入對AZ31鎂合金FSP試樣力學性能的影響

劉守法1，周兆鋒2，李春風3

(1.西京學院機械工程學院，西安710123;2.南京航空航天大學機電學院，南京210016;3.承德石油高等?？茖W校工業中心，河北承德067000)

分別利用普通鋼制墊板和自制的帶有冷水通道的銅制墊板，對AZ31鎂合金進行了攪拌摩擦加工。利用光學顯微鏡(OM)、SEM、顯微硬度儀和拉伸設備，研究了被加工件厚度、攪拌頭焊接速率和冷卻條件對試樣攪拌區力學性能的影響。研究表明:試樣攪拌區從上層至中層和底層，再結晶晶粒尺寸依次減小。通過減小被加工件厚度、增大攪拌頭焊接速率和加快冷卻速率等方法，抑制了試樣攪拌區晶粒長大。在攪拌頭轉速和焊接速率分別為800r/min和90mm/min的條件下，得到的攪拌區底部平均晶粒尺寸約為450nm，該區域顯微硬度為96HV，與普通鋼制墊板制備的試樣相比，硬度提高了24HV，其屈服強度、抗拉強度和伸長率分別提高為原材料的1.27倍、1.6倍和2.2倍。

攪拌摩擦加工;墊板;AZ31鎂合金;晶粒細化;顯微硬度

鎂合金具有很好的比剛度、比強度及優良的阻尼性能，被譽為“21世紀的綠色環保材料”，漸漸成為材料研究和工程應用的熱點［1，2］。但相對較差的塑性使得鎂合金的成形和工業應用均受到一定限制。如何通過晶粒細化作用來提高鎂合金的綜合性能越來越受到人們關注［3］。

攪拌摩擦加工(Friction stir processing-FSP)與攪拌摩擦焊接的原理一樣，是一種固態加工工藝。但攪拌摩擦加工與攪拌摩擦焊接的目的不一樣，攪拌摩擦焊接是要將兩個工件連接到一起，而攪拌摩擦加工是用來優化材料的組織、提高材料力學性能?！?br>