变形镁合金累积叠轧焊后热膨胀的各向异性

【引言】

累积叠轧焊（ARB）是一种大塑性变形工艺（SPD），成功地用于获得超细晶粒甚至纳米晶结构。ARB技术与其它SPD方法相比具有一定的优势。它比ECAP方法便宜，使用ARB可以得到相对较大的板材。关于ARB方法的最早文献属于Tsui等人发表的论文。虽然许多文献报道了镁合金采用ARB工艺的力学性能，但对其它物理性能的研究却很少。

【成果介绍】

累积叠轧焊是制备超细晶粒金属材料的一种方法。这种方法的原理是将一堆金属板反复轧制到一个大的压下率，然后将得到的金属板切割成两半，将它们放在一起再轧制。本研究的目的正是协助了解AZ31薄板在ARB程序下的线性热膨胀。将分别通过了ARB_1 和 ARB_2两种累积叠轧焊的AZ31镁合金板材通过轧机进行切割，使试样轴平行于或垂直于轧制方向。用LINSEIS L75PT-1600膨胀仪在室温至400℃的温度范围内测量了样品的线性热膨胀。在随后的两个加热和冷却循环中测量了片材的热膨胀曲线。通过膨胀仪测量，估算了相对延伸率和热膨胀系数的温度依赖关系。发现了AZ31镁合金累积叠轧焊后热膨胀的平面各向异性。

【图文导读】

图1：ARB_0（a）、ARB_1（b）和ARB_2样品（c）的微观结构。

图2：测量了L样（a）和T样（b）的永久应变。

图3：未处理板材（a）和经两次轧制后的板材（b）的热膨胀系数分别与温度的预估关系。

【结论】

实验研究了AZ31板材在累积叠轧焊过程中的线性热膨胀。从这些结果可以得出以下几点：1.累积叠轧焊ARB工艺重新确定了AZ31板材的晶粒结构。

2.第一次热循环后观察到样品永久缩短。永久残余应变取决于试样中平行于轧制方向的ARB焊道数，而在横向上保持恒定。 

3.AZ31板材的热膨胀系数CTE在轧制后表现出平面各向异性。

4.热膨胀系数CTE随着累积叠轧焊ARB通过次数的增加而降低。