搅拌摩擦加工方向对AZ61镁合金组织和力学性能的影响

罗锡才，刘灏霖，康利梅，刘怡飞，林洁林，陈文尉，李助军

广州铁路职业技术学院，广东 广州 510430

镁及镁合金作为轻质结构材料，具有低密度、高比强度和良好的加工性等优点，在3C、汽车、航空、航天及国防军工等高端装备制造领域具有巨大的应用价值[1-2].但由于镁合金为密排六方结构，在室温下塑性较差，严重影响其变形能力，进而制约了其广泛应用[3-5].细化晶粒是有效提升镁合金室温塑性的有效途径之一，通过大塑性变形的方法可以显著细化晶粒，如等通道转角挤压[6]和多向锻造[7]等.但这些传统方法工艺过程复杂、能耗高、成本高、样品尺寸较小，且获得的组织均匀性较低，导致非均匀塑性变形，进而降低镁合金的塑性加工性能.

搅拌摩擦加工(Friction stir processing, FSP)是一种细化镁合金组织，从而获得良好力学性能的高效加工技术[8-10].研究表明，常规FSP制备的镁合金晶粒尺寸可细化到10 μm以下[11-12].Yu等人[13]研究了搅拌摩擦加工 AZ31 镁合金动态再结晶晶粒尺寸与加工参数之间的关系，构建模型来定量评估它们之间的关系.提高应变速率或降低加工温度均可提高Zener-Hollom 参数，从而提高细化效果.通过强制冷却降低加工温度峰值，达到细化晶粒的目的.Du等人[14]在 FSP过程中采用液氮强制冷却，成功制备出纳米级晶粒的AZ61镁合金.搅拌头的几何尺寸影响材料的流动及热量分布，从而对组织演变产生显著影响.因此，搅拌头的设计也备受科研工作者的关注[15].目前，国内外学者对FSP制备的镁合金超……