室溫多向鍛壓AZ31鎂合金的靜態(tài)再結(jié)晶行為

蔣莉萍，王 軍，肖振宇，張篤秀，楊續(xù)躍,

(1. 中南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，長沙 410083；2. 中南大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院 有色金屬材料科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410083)

鎂及其合金是工程應(yīng)用中最輕的環(huán)保綠色金屬結(jié)構(gòu)材料[1]。純鎂在20 ℃下密度僅為1.736 g/cm3，僅是鋁的2/3、鋼的1/4，且比強(qiáng)度高。文獻(xiàn)[2]中提到汽車自身質(zhì)量每減輕100 kg，每百公里油耗可減少0.5 L左右。假設(shè)每輛汽車上使用70 kg鎂合金代替鋁合金，則CO2的年排放量將減少30%以上。近年來，人們對節(jié)能減排的關(guān)注日益增加，而節(jié)能減排的核心在于提高能源效率，因此鎂合金引起了人們廣泛的關(guān)注[3-4]。然而，鎂合金成本高及綜合力學(xué)性能差，使其廣泛應(yīng)用受到了極大的限制?，F(xiàn)大多采用添加稀土的方法提升鎂合金綜合力學(xué)性能[5-7]，但是，由于稀土資源有限，且價(jià)格昂貴，該方法使鎂合金的應(yīng)用成本更高。引入孿晶和細(xì)化晶粒也是提高合金綜合力學(xué)性能的重要方法。有研究表明[8]，鎂合金低速變形中的晶粒細(xì)化機(jī)制主要表現(xiàn)為晶界弓出形核，而高速變形時(shí)主要發(fā)生孿生再結(jié)晶。ZHU等[9]指出高應(yīng)變速率軋制鎂合金可產(chǎn)生高密度孿晶，為再結(jié)晶提供了大量形核點(diǎn)，促進(jìn)綜合力學(xué)性能提升。霍慶歡等[10]通過低溫雙向反復(fù)彎曲的方法得到了密度從中部到邊部呈雙向梯度增大分布的孿晶，使得退火后邊部組織細(xì)化較中部極為顯著。退火后的孿晶不僅能維持一定的強(qiáng)度，還能改善鎂合金的塑性和阻尼性能[11]。本文作者嘗試通過室溫變形[12-14]甚至液氮溫度下[15]變形的方法引入高密度孿晶來強(qiáng)化鎂合金，對AZ21鎂合金進(jìn)行室溫多向鍛壓后其抗拉強(qiáng)度達(dá)到 350 MPa以上，較變形前提高約70%[16]。鎂合金通過室溫多向鍛壓，不僅強(qiáng)度可以與稀土鎂合金的媲美，而且比稀土鎂合金更易于回收。因此，研究室溫多向鍛壓后高密度孿晶組織相關(guān)行為具有重要的理論意義和實(shí)際意義。

本文作者[17-19]曾研究了室溫多向鍛壓后高密度孿晶組織的退火行為，指出道次應(yīng)變量、累積應(yīng)變量和退火溫度越高，再結(jié)晶越容易發(fā)生。但前期工作中只討論了低道次應(yīng)變量下不同累積應(yīng)變量試樣的再結(jié)晶過程，對較高道次應(yīng)變量下不同累積應(yīng)變量試樣的再結(jié)晶過程及再結(jié)晶晶粒取向研究不足，本研究作為文獻(xiàn)[17-19]的后續(xù)研究，重點(diǎn)通過研究較高道次應(yīng)變量下不同累積應(yīng)變量試樣的再結(jié)晶過程，觀察分析其顯微組織演變及再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)，并通過EBSD分析退火初期再結(jié)晶晶粒取向。

1 實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)材料為AZ31鎂合金棒材，化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：Al 2.68，Zn 0.75，Mn 0.68，Cu 0.001，Si 0.003，F(xiàn)e 0.003，Mg余量。材料在733 K退火處理2 h后爐冷，得到平均晶粒尺寸為22.5 μm的組織。試樣是從棒材中心部位切取的邊長為10 mm的立方體。

壓縮實(shí)驗(yàn)在一臺(tái)改裝的真應(yīng)變速率可控的液壓試驗(yàn)機(jī)上操作，沿立方體x(平行于擠壓方向)、y和z 3個(gè)方向進(jìn)行多向多道次循環(huán)壓縮(見圖1)，第一道次壓縮方向平行于擠壓方向，每壓一個(gè)道次更換一個(gè)方向，變形溫度為300 K，道次真應(yīng)變量Δε=0.1，真應(yīng)變速率為3×10-3s-1。當(dāng)變形量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，停止變形。

將變形態(tài)樣品沿最終壓縮方向切成兩部分，在473 K進(jìn)行退火處理。然后對剖面依次進(jìn)行研磨、機(jī)械拋光和電解拋光，腐蝕液為6%苦味酸+94%甲醇溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

圖1 多向壓縮實(shí)驗(yàn)方法示意圖Fig. 1 Pictorial diagram of experiment method about multi-directional compression

用OLYMPUS光學(xué)顯微鏡觀察退火后的光學(xué)顯微組織。通過顯微硬度反映退火后的硬度變化趨勢(外加載荷為3 N，保載時(shí)間為15 s)。利用Analysis Imaging Processing 軟件(以下簡稱 analySIS)定量分析靜態(tài)再結(jié)晶晶粒的體積分?jǐn)?shù)。EBSD試樣電解拋光后直接采用Sirion 200型場發(fā)射SEM和配置的美國TSL公司生產(chǎn)的OIM Data Collection 5.3及OIM Analysis 5.3軟件對其顯微組織及取向進(jìn)行觀測和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 顯微組織演變

圖2所示為不同累積應(yīng)變量(ΣΔε)的試樣在473 K退火不同時(shí)間后的光學(xué)顯微組織。ΣΔε=0.4的試樣退火初期(見圖2(a))，再結(jié)晶晶粒不僅在原始晶界，同時(shí)在孿晶交叉及孿晶界處形核，仍存在較高密度的孿晶，其中絕大多數(shù)是透鏡狀的拉伸孿晶，也有少量線條狀的壓縮孿晶，再結(jié)晶晶粒不僅沿原始晶界附近形核，同時(shí)在孿晶交叉處也有形核，說明此時(shí)已經(jīng)發(fā)生了靜態(tài)再結(jié)晶。隨著退火時(shí)間的延長，高密度孿晶數(shù)量減少，同時(shí)也變得更加粗大，再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)及再結(jié)晶晶粒尺寸也都增大(見圖 2(c))。繼續(xù)延長退火時(shí)間至2×105s(見圖2(e))，原始組織已完全被再結(jié)晶晶粒占據(jù)，再結(jié)晶晶粒尺寸較圖 2(c)中再結(jié)晶晶粒進(jìn)一步長大但更均勻，平均晶粒尺寸達(dá)30 μm；ΣΔε=1.5的試樣退火初期(見圖 2(b))的孿晶密度相對于 ΣΔε=0.4的試樣退火初期(見圖2(a))的更高，孿晶的形狀也不一樣，主要呈薄片狀，由變形所獲得的超細(xì)晶組織依然存在(見圖2(b)圓圈內(nèi))。延長退火時(shí)間至2×102s時(shí)(見圖2(d))，高密度孿晶數(shù)量減少，同時(shí)也變得更粗大，但其孿晶密度仍然高于圖 2(c)中的孿晶密度。而此時(shí)的再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)卻與圖 2(c)中的再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)相當(dāng)，這說明孿晶密度越大，發(fā)生同樣體積分?jǐn)?shù)的再結(jié)晶所需的時(shí)間越短。孿晶交叉多，即其再結(jié)晶形核點(diǎn)也多，所以其再結(jié)晶晶粒尺寸相對圖 2(c)中再結(jié)晶晶粒尺寸小。圖2(b)圓圈內(nèi)的超細(xì)晶組織大部分已經(jīng)粗化，未發(fā)生再結(jié)晶處的孿晶也相對圖2(b)中的孿晶有所長大。進(jìn)一步延長退火時(shí)間至3×102s時(shí)(見圖2(f))，仍有個(gè)別晶粒未發(fā)生再結(jié)晶，但原始組織基本被等軸再結(jié)晶晶粒所取代，再結(jié)晶晶粒與圖 2(e)中的再結(jié)晶晶粒相比，更不均勻但尺寸更為細(xì)小。此時(shí)的再結(jié)晶晶粒尺寸相對于文獻(xiàn)[17]中較低道次應(yīng)變量(Δε=0.05)下ΣΔε=1.5的試樣退火3×102s的組織也更為細(xì)小，這跟文獻(xiàn)[18]得出的結(jié)論相符?？梢姡覝囟嘞蝈憠篈Z31鎂合金的累積應(yīng)變量越大，孿晶密度越高，退火過程中再結(jié)晶越容易發(fā)生。

圖2 AZ31鎂合金在不同累積應(yīng)變量時(shí)經(jīng)473 K退火不同時(shí)間后的顯微組織Fig. 2 Microstructures of AZ31 Mg alloy annealed for different time at 473 K with different accumulation stains (ΣΔε): (a)ΣΔε=0.4, t=3×103 s; (b) ΣΔε=1.5, t=1×102s; (c) ΣΔε=0.4, t=2×104 s; (d) ΣΔε=1.5, t=2×102 s; (e) ΣΔε=0.4, t=2×105 s; (f)ΣΔε=1.5, t=3×102 s

圖3 AZ31鎂合金硬度和硬度變化斜率隨退火時(shí)間的變化曲線Fig. 3 Evolution of hardness (a) and slope of hardness (b)with annealing time of AZ31 Mg alloy and magnified view of curve in dotted box (c)

2.2 組織軟化特征分析

圖3所示為室溫多向鍛壓AZ31鎂合金硬度(HV)及硬度變化曲線的斜率((-dHV/dlgt))隨退火時(shí)間(t)的變化曲線。其中圖3(c)為圖 3(b)中虛線框內(nèi)曲線的放大。從圖 3(a)中看出硬度值在退火過程中均可以分成3個(gè)階段。第一階段處于再結(jié)晶孕育階段，硬度都基本上沒有變化，可能是因?yàn)樵俳Y(jié)晶需要一定的驅(qū)動(dòng)力，而此階段儲(chǔ)存的能量還不足以啟動(dòng)再結(jié)晶。隨著退火時(shí)間的延長進(jìn)入第二階段再結(jié)晶急速長大階段，硬度均呈快速下降趨勢，這個(gè)時(shí)候由靜態(tài)再結(jié)晶起主導(dǎo)作用。只是低累積應(yīng)變量試樣更遲進(jìn)入第二階段，這是因?yàn)榈屠鄯e應(yīng)變量試樣的形變儲(chǔ)能不足，且形變產(chǎn)生的細(xì)晶少，再結(jié)晶晶粒在退火初期要先形核后長大，而高累積應(yīng)變量試樣形變儲(chǔ)能高，變形產(chǎn)生的細(xì)晶多，細(xì)晶在退火初期直接長大。圖 3(b)和 3(c)也證明了這一點(diǎn)。圖 3(c)和 3(b)中表示硬度曲線斜率最大的點(diǎn)對應(yīng)退火時(shí)間3×103s、1×102s，分別對應(yīng)ΣΔε=0.4和ΣΔε=1.5試樣再結(jié)晶開始的時(shí)間。第三階段卻因累積應(yīng)變量不同具有不同的趨勢。對于ΣΔε=0.4的試樣，其硬度曲線在2×104s開始出現(xiàn)第三階段，該階段呈緩慢下降趨勢，硬度值最終穩(wěn)定在52左右；而ΣΔε=1.5的試樣在 5×102s就出現(xiàn)第三階段并基本上處于穩(wěn)態(tài)，硬度由退火前的86HV降低到56HV左右。第三階段趨勢不同的原因可能是：低累積應(yīng)變量試樣的晶粒在此階段仍然在長大，而高累積應(yīng)變量試樣基本上已經(jīng)再結(jié)晶完全。

為了更準(zhǔn)確地分析試樣在不同累積應(yīng)變量下靜態(tài)再結(jié)晶行為的異同，通過AnalySIS定量分析軟件得到的再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)(Xrex)及根據(jù)硬度值由公式計(jì)算所得的軟化率(XH)[20-21]來對退火過程中的軟化行為進(jìn)行定量分析。其中XH為

式中：Xε表示累積變形至ε后退火處理前試樣的顯微硬度值；Xt表示在退火時(shí)間為t時(shí)試樣的顯微硬度值；Xo表示完全退火處后的顯微硬度值。

對圖2(b)、(d)和(f)用analySIS軟件進(jìn)行分析，將再結(jié)晶晶粒與原始晶粒進(jìn)行分類(見圖4)，黃色表示未再結(jié)晶晶粒，白色表示再結(jié)晶晶粒。因此，可獲取再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)的信息，隨著退火時(shí)間的延長，白色晶粒所占比例顯著增加。據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，得到試樣ΣΔε=1.5在473 K退火1×102s時(shí)的再結(jié)晶的體積分?jǐn)?shù)為9%(見圖4(a))，退火2×102s時(shí)為54%(見圖4(b))，退火3×102s時(shí)為88%(見圖4(c))。

根據(jù) AnalySIS軟件分析結(jié)果與公式計(jì)算所得的結(jié)果繪制了如圖5所示的再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)(Xrex)和軟化率(XH)隨退火時(shí)間的變化曲線。圖5中Xrex-t，XH-t的曲線呈S型。這典型的S型曲線與很多立方結(jié)構(gòu)金屬冷變形的相關(guān)報(bào)道相似[21]。對于同一累積應(yīng)變量的試樣，隨著退火時(shí)間的延長Xrex、XH都逐漸增大，其跟文獻(xiàn)[17]中所得趨勢相似，當(dāng)累積應(yīng)變量相同時(shí)，道次應(yīng)變量大，其Xrex上升速度更快。從圖5可以看出，用再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)Xrex和根據(jù)硬度值計(jì)算所得的軟化率XH來評估退火軟化過程，這兩種方式所得結(jié)果在退火過程中大致可分為兩個(gè)階段：當(dāng)Xrex小于0.7時(shí)，這兩種方法的差異隨著退火時(shí)間的延長而減少，且低累積應(yīng)變量試樣的差異較高累積應(yīng)變量的大；而 Xrex大于0.7時(shí)，用這兩種方法得到的結(jié)果是一致的。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因如下：文獻(xiàn)[17]認(rèn)為是因?yàn)殡S著退火時(shí)間延長高密度孿晶和位錯(cuò)逐漸減少，在退火時(shí)間較長時(shí)高密度孿晶和位錯(cuò)甚至消失。在本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)Xrex為0.7左右時(shí)，低、高累積應(yīng)變量對應(yīng)的退火時(shí)間大致為2×104和2.5×102s，由圖3可知，此時(shí)硬度變化快要或者已經(jīng)開始進(jìn)入第三階段，在此之后高密度孿晶和位錯(cuò)基本上快要消失或者已經(jīng)消失，但在此之前低累積應(yīng)變量試樣中的高密度孿晶和位錯(cuò)相對于高累積應(yīng)變量試樣來說較低，因此這種現(xiàn)象也跟高密度孿晶和位錯(cuò)有關(guān)。同時(shí)還有另一種原因可能是：用由硬度值通過公式計(jì)算的軟化率(XH)可信度較大。但是在退火初期，再結(jié)晶晶粒太小及形態(tài)與變形組織差異不大，所以用analySIS軟件不能精確的標(biāo)示出所有的再結(jié)晶晶粒；隨著退火時(shí)間的延長，再結(jié)晶晶粒尺寸增大，形態(tài)也變得更加等軸，所以用analySIS軟件可以較精確的區(qū)分再結(jié)晶組織和變形態(tài)組織。低累積應(yīng)變量試樣變形態(tài)組織較高累積應(yīng)變量試樣的粗大，跟初始再結(jié)晶晶粒更為相似，所以在退火初期的時(shí)候，通過analySIS軟件來進(jìn)行分析的精確度更低，所以導(dǎo)致用這兩種方法來評估低累積應(yīng)變量試樣退火過程中的軟化行為時(shí)差異更大。

圖4 AZ31鎂合金在累積應(yīng)變量為1.5時(shí)不同退火時(shí)間下的定量組織Fig. 4 Quantitative microstructures of AZ31 Mg alloy annealed at 473 K for 1×102 s (a), 2×102 s (b) and 3×102 s (c)with ΣΔε of 1.5 (Yellow grains—deformed structure; White grains-recrystallized structure)

圖5 不同退火時(shí)間對再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)和軟化率的影響Fig. 5 Effect of annealing time on fractional recrystallization and softening (Xrex and XH) for AZ31Mg alloy at different accumulation strains

2.3 再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)分析

初次再結(jié)晶是通過再結(jié)晶形核與長大兩個(gè)過程完成的，等溫再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)過程可通過Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov(JMAK)模型[21]來表述，JMAK方程如下所示：

式中：Xrex為再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)；K為常數(shù)；t為再結(jié)晶時(shí)間；n為Avirami指數(shù)。

由式(2)兩邊取對數(shù)可得

根據(jù)圖5中再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)Xrex與退火時(shí)間t的關(guān)系和式(3)可得靜態(tài)再結(jié)晶 l n[- ln(1-Xrex) ]-lnt 的關(guān)系曲線(見圖6)。圖6中各直線的斜率就是各自的n值?？梢钥闯龈呃鄯e應(yīng)變量曲線具有很好的線性關(guān)系，擬合方程如式(4)所示：

由此可知，JMAK方程可以很好地描述AZ31鎂合金室溫多向鍛壓至ΣΔε=1.5后退火組織的再結(jié)晶過程；而低累積應(yīng)變量試樣的曲線卻分別在 t=3×103s和t=5×103s時(shí)出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的拐點(diǎn)，把曲線明顯分成斜率不一樣的3個(gè)階段，其斜率分別為0.85、2.37和0.47，這與通常所表現(xiàn)出的結(jié)果明顯不同[22]。低累積應(yīng)變量試樣第二階段的n值2.37跟高累積應(yīng)變量試樣的n值2.48很接近，這兩個(gè)值與SU等[23]計(jì)算的結(jié)果及文獻(xiàn)[17]中的結(jié)果吻合。低累積應(yīng)變量試樣的第一階段、第三階段相對于第二階段具有較低的斜率。文獻(xiàn)[21]指出這較低的 n值及整個(gè)退火過程中l(wèi)n[- ln(1-Xrex) ]-lnt 曲線出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，而不具有統(tǒng)一的線性關(guān)系，很可能是跟塑性變形時(shí)產(chǎn)生的組織不均勻有關(guān)。CHUN等[24]對密排六方結(jié)構(gòu)的純鈦研究時(shí)也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，并指出這與其再結(jié)晶形核和長大方式有關(guān)。由于低累積應(yīng)變量ln[- ln(1-Xrex) ]-lnt 曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)的退火時(shí)間正好跟圖5中再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)隨退火時(shí)間的變化曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)間相同。因此，這可能跟再結(jié)晶機(jī)制有關(guān)，低累積應(yīng)變量試樣在退火過程中再結(jié)晶機(jī)制發(fā)生了變化，而高累積應(yīng)變量試樣的再結(jié)晶機(jī)制一直保持不變。

圖6 AZ31鎂合金473 K時(shí)再結(jié)晶ln[-ln(1-Xrex)]-lnt曲線Fig. 6 Curves of ln[-ln(1-Xrex)]-lnt for AZ31 Mg alloy annealed at 473 K with different accumulation strains

2.4 再結(jié)晶晶粒取向分析

上述研究對比了ΣΔε=0.4和ΣΔε=1.5兩種試樣的組織演變、組織軟化過程和再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)。對于變形態(tài)的試樣，變形量越大表面的殘余應(yīng)力越大，不利于進(jìn)行EBSD的晶體取向分析。再結(jié)晶晶粒易于在孿晶交叉處形核。同時(shí)在退火初期，試樣發(fā)生一定程度的回復(fù)和再結(jié)晶，表面殘余應(yīng)力減少小，但仍保留一定量的變形產(chǎn)生的孿晶，因此可以選擇觀察退火初期的試樣來分析孿晶及孿晶交叉處再結(jié)晶晶粒取向特征。由于在ΣΔε=0.4和ΣΔε=1.5下的產(chǎn)生的孿晶類似，只是密度不同，為了簡潔起見，只對退火初期的ΣΔε=0.4試樣進(jìn)行EBSD分析。圖7所示為ΣΔε=0.4的試樣在473 K退火3×103s后的EBSD分析結(jié)果，其中圖7(a)所示為根據(jù)菊池帶繪制的襯度圖，可以看到少量再結(jié)晶晶粒因其內(nèi)部無殘余應(yīng)力易于在EBSD中表征而呈現(xiàn)為亮灰色(見圖 7(a))，其它晶粒則呈現(xiàn)為變形態(tài)組織。圖7(b)所示為對應(yīng)的取向圖，原始晶粒被晶內(nèi)相互交叉的多條{102}共格孿晶(見圖7(d))分割為條帶狀。從圖7(b)中還可以看到，同一晶粒內(nèi)一般形成了兩個(gè)方向的{102}孿晶并相互交叉，個(gè)別晶粒則出現(xiàn)了多個(gè)方向?qū)\晶相互交叉的現(xiàn)象(見圖7(c))，且這些交叉孿晶的基面取向大致分為與最終壓縮方向垂直(見圖 7(b)中紅色標(biāo)示的孿晶)和平行(見圖 7(c)中藍(lán)色標(biāo)示的孿晶)兩種。這是由于變形過程中反復(fù)改變壓縮方向，使得{102}孿晶從多個(gè)方向形成。晶界取向差在80°～90°附近形成一個(gè)單峰分布的直方圖(見圖 7(e))，也說明組織中多數(shù)晶界為{102}孿晶界及伴隨孿生所產(chǎn)生的細(xì)晶晶粒。圖 7(f)所示為再結(jié)晶晶粒及其沿最終壓縮方向的{0001}面反極圖，可以看出退火初期的再結(jié)晶晶粒內(nèi)部沒有明顯的襯度差別即無明顯取向梯度，表明完全再結(jié)晶后，晶粒很難繼續(xù)長大[25]，這也是圖 3(a)中高累積應(yīng)變量試樣在第三個(gè)階段硬度基本處于穩(wěn)態(tài)的重要原因；而低累積應(yīng)變量試樣仍處于緩慢下降的趨勢，是因?yàn)槠溥€沒有完全再結(jié)晶，再結(jié)晶晶粒存在繼續(xù)長大，根據(jù)Hall-Petch關(guān)系可知，硬度會(huì)持續(xù)下降。此外，每個(gè)再結(jié)晶晶粒與其母相保持孿晶關(guān)系，且其基面取向與最終壓縮方向垂直(1，4，5，6和7號晶粒)或平行(2，3和8號晶粒)，而熱變形AZ31鎂合金再結(jié)晶退火后晶?；嫒慷际谴怪庇谧罱K壓縮方向[26-27]。這就說明在室溫多向鍛壓 AZ31鎂合金退火過程中，再結(jié)晶晶粒跟孿晶一樣也具有兩種完全不同的方位，它們的取向差高達(dá) 80°以上，但還是維持孿晶關(guān)系。這跟LI等[28]研究室溫小壓下量的軋制表明在孿晶交叉處形成的再結(jié)晶晶粒，其取向通常與孿晶近似的結(jié)論相符。

圖7 AZ31鎂合金EBSD取向分析結(jié)果Fig. 7 Misorientation analysis of AZ31 Mg alloy annealed for 3×103 s at 473 K with ΣΔε of 0.4: (a) EBSD imaging quality map;(b) EBSD orientation map of Fig. 7(a) (Colors corresponding to crystallographic orientations are indicated in inverse pole figure); (c)Enlargement of intersection of twins in dotted box of Fig.7(b); (d) {102} pole figure of two regions in dotted line circle of Fig.7(b);(e) Misorientation distribution map; (f) Orientation of recrystallization grains

3 結(jié)論

1) 室溫多向鍛壓 AZ31鎂合金的累積應(yīng)變量越大，孿晶密度越高，退火過程中再結(jié)晶越容易發(fā)生。

2) 低累積應(yīng)變量試樣和高累積應(yīng)變量試樣的硬度曲線在退火過程中均分為3個(gè)階段，兩者第一階段都為再結(jié)晶孕育階段，但前者比后者更遲進(jìn)入第二階段再結(jié)晶急速長大階段，進(jìn)入第三階段前者繼續(xù)呈下降趨勢而后者基本處于穩(wěn)態(tài)。

3) 用再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)Xrex和根據(jù)硬度值計(jì)算所得的軟化率XH來評估退火軟化過程，當(dāng)Xrex小于0.7時(shí)，這兩種方法的差異隨著退火時(shí)間的延長而減少，且低累積應(yīng)變量試樣的差異較高累積應(yīng)變量的大；而 Xrex大于0.7時(shí)，用這兩種方法得到的結(jié)果是一致的。

4) 用JMAK方程描述退火組織的再結(jié)晶過程時(shí)，高累積應(yīng)變量試樣具有斜率為2.48的線性關(guān)系，而低累積應(yīng)變量試樣不具備線性關(guān)系，具有明顯的兩個(gè)拐點(diǎn)。

5) 退火初期，再結(jié)晶晶粒與母相仍然保持孿晶關(guān)系，且其基面取向與最終壓縮方向垂直或平行。

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