镁合金为什么会滑移

A. 请教，镁合金的柱面滑移是怎么回事

请教，镁合金的柱面滑移是怎么回事
这是面族和方向族的表达，
具体描述，
如(10-10)...，迄今尚无{11-20}滑移面的报道。
按对称性基面和柱面都各是两个独立的滑移系

B. 镁合金为什么被称为难成形金属

镁合金的晶体结构为密排六边形结构，使得其室温下只有三个独立的滑移系，导致其室温塑性变形能力差，造成室温难成形，现在厂家一般是通过热成型工艺来生产，铸造、挤压、开坯热轧、锻造等都是基于高温下操作。

镁合金板材牌号与国家标准、生产方法及加工难点及具体应用前景

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C. 镁铝合金在超塑性变形过程中具有什么样的力学性能

镁合金超塑性一般以微晶组织超塑性为主流研究方向，；尽管镁合金超塑性受到广泛关注，但目前基于超塑性的；由于超塑性一般要求小于10?m的高温稳定晶粒尺寸；纯金属在变形过程中，位错运动的顺序是先滑移后攀移；位错发生弹性交互作用；[29-31]；Mg-Al合金在高温条件下具有稳定的超过100%；目前镁合金的高温变形性

为：温度在合金熔点的半值以上，较慢的应变速率(10-4
s-1)及较低的变形应力。作为超塑性材料，一般要求其晶粒为等轴晶，晶粒尺寸较小(一般10?m以下)[11]。

镁合金超塑性一般以微晶组织超塑性为主流研究方向，研究者多采用热加工、等径角挤压、粉末冶金和快速凝固等细化晶粒方法将镁合金晶粒细化到10?m以下，在低应变速率变形时才能显示出超塑性。Watanabe等人[19]研究了粉末冶金工艺制备的ZK61合金的超塑性，得出镁合金超塑性变形过程中晶界滑移激活能高于晶界扩散和晶格扩散的激活能，这说明镁合金在超塑性变形过程中，晶界滑移容易在晶界三叉区或材料增强相与基体的相界处产生应力集中，使晶界滑移受到阻碍，这就需要有另外的协调机制使应力集中得到松弛，以协调晶界进一步滑移，Watanabe等人[20,
21]认为通过粉末冶金制备的镁合金的协调机制是晶界扩散控制下的滑移。刘满平等人[22,
23]研究了工业态AZ91合金和AZ31合金超塑性变形机制，他们认为工业态AZ31合金的变形机制为动态再结晶协调下的晶界滑移机制，而AZ91合金在高温高应变速率下的超塑性变形机制为孔洞扩散聚集协调下的晶界滑移机制，马洪涛等[24-26]研究了加工态MB26合金的超塑性行为，认为该合金的超塑性变形机制是位错运动与扩散蠕变协调下的境界滑移机制，变形初期的动态再结晶对获得细等轴晶粒起重要作用。

D. 改变金属性质

一般金属低温易碎，怎样不易碎要具体的金属采取具体的措施。合金虽有也有这样的性质
以此为例说明：镁为密排六方(HCP)结构，室温时轴比c/a=1.624，接近理想六方最密堆垛的轴比1.633，只有基面{0001}是最密排面，独立滑移系比立方结构少。当温度低于225℃变形镁合金主要发生{0001}<1120>基面滑移和{1012}<1011>孪生，变形过程中只有3个几何滑移系和两个独立滑移系，根据von Mises判据，一般多晶体材料进行稳定的均匀变形时需要5个独立的滑移系，所以镁合金在低温下表现出较差的塑性。因此，为了充分利用镁合金的优良性能，如何改善提高镁合金成形性是一个亟待解决的问题。
当形变温度高于225℃时，一般认为非基面滑移开动所需的临界分切应力降低，会激活棱面{10-10}和锥面{10-11}滑移，同时温度升高动态再结晶容易发生，塑性显著提高，300℃以上变形能力大约是室温时变形9倍。因此目前镁及镁合金的加工，主要采用热变形方法激活动态再结晶或利用镁的超塑性。此外，还有人尝试利用高温激活大量的非基面c+a滑移系{11-22}<11-2-3>，从而有足够的独立滑移系以致从根本上改善镁的塑性，目前还没有得到有效证明。

综上，在低温时，滑移系少，晶粒变形及转动协调不利，不能满足大变形的需要，而且由于六方结构，孪生在低温作为主要形变机制所能提供的应变量有限，故镁合金在低温表现出脆性。而温度高于200摄氏度，孪生不易发生，除了所谓的非基面滑移可以开动，以及多系滑移的CRSS降低，虽然对此有争议；还有更重要的是温度高位错运动变得较为容易，且能发生再结晶消耗了位错的塞积，同时DRX新晶粒出现细化组织以及促进晶界滑动，以及镁的扩散能力也较好，加速晶界的迁移，因此镁合金在高温表现出较好的塑性。

E. 镁合金属于什么空间点群

变形镁合金主要用来生产镁合金板、挤压件、锻件等，主要用于结构件。变形镁合金的力学性能与加工工艺、热处理状态等关系很大的，变形镁合金，一般通过熔铸以后取得坯料，将坯料通过挤压、轧制、锻造等工艺，进行变形而获得的型材、管材、板材和零件，因而取名变形镁合金。
对于镁合金来讲化学成分的不同，力学性能就差异很大，比如AZ31与AZ61很大的差别，一般情况下，含AL高则其强度大，但其延展率较低。
热处理，镁合金在变形加工前要进行均质化处理，消除内应力，便于加工。变形后有的则需要通过热处理进行固溶强化，有的则是因为化学成分的原因不可以进行热处理强化。
加工工艺不同也是镁合金的性能差异较大，
另外就是镁合金的滑移系根据化学成分的不同也会改变，总而言之，镁合金的化学成分决定其力学性能，变形镁合金主要凸显的性能就是变，需要好的延展性，屈服强度，细化的晶粒。压铸镁合金主要就是铸，表面强度一定要高。
出处是：关于镁合金的书本大部分就是陈振华的工艺，徐日瑶的冶炼工艺。

F. 镁合金的蠕变性能与组织有何关系

首先组织晶粒越细小，力学性能好，蠕变性能会好；其次镁合金的蠕变性能主要是晶界滑移和位错滑移，就是主要有非常多的热稳定性高的第二相钉轧住晶界，不让其产生晶界滑移和位错滑移；再次产生的金属间化合物的热稳定温度越高越好，第二相分布越均匀，越细小越好。

G. 镁合金腐蚀的腐蚀分类

大气环境中，镁和镁合金常温就会发生腐蚀现象。在干燥空气中，镁的表面会生成氧化镁；在湿润环境中，镁的表面的氧化镁会转变成氢氧化镁。大气中的二氧化碳与水形成碳酸，与表面的氢氧化镁反应还会生成碳酸镁。此外，镁合金表面的氢氧化镁还会与大气中的污染物发生反应，例如二氧化硫。这些物质在镁合金外形成了一层表面膜，但是这层表面膜并无法对镁合金起到保护作用。这是由于，这些表面的物质在水中都是可以溶解的，它们不可能起到阻止内部的镁继续与外界发生反应的作用。
镁合金在溶液环境中的腐蚀比在空气中更加严重。镁浸泡在自来水中，表面很快就产生了腐蚀坑，这说明自来水中的一些离子对镁的表面膜产生了影响。这种影响会由于空气中的二氧化碳溶入水中，形成的碳酸，而加速了镁的腐蚀速度。镁合金在溶pH值低于10.5的溶液环境中，即在酸性、中性、弱碱性的环境中，合金表面的氢氧化镁会不稳定，从而内部的镁也会被腐蚀。当溶液的pH值高于10.5时，虽然说在热力学上，氢氧化镁表面膜是稳定的，但是受膜层致密度的影响，在一些含有强腐蚀性离子的溶液中，例如含有氯的溶液，镁表面的氢氧化镁膜层还是会被部分溶解。同时，溶液中的镁离子遇到氢氧根离子生成的氢氧化镁有可能再回到基体表面，在腐蚀过程中生成的氢气会影响新形成的表面膜的质量。这样沉淀而来的膜层较为疏松，起不到任何保护作用。 除了化学腐蚀外，镁合金还普遍的存在应力腐蚀开裂现象（SCC），即镁合金在几乎不腐蚀的环境介质中，在拉伸应力尚未达到屈服强度一半的情况下仍有可能发生开裂现象。导致这种原因的因素有很多，如工作时构件的受力，热胀冷缩引起的应力，工件装配过程中的扭、压、撞等引入的应力，构件生产的过程以及热处理、成形、机械加工等引入的各种应力。一般的，认为SCC倾向随着残余拉应力的变大而变大。
这种应力腐蚀现象通常认为是由于一种氢脆的机制引起的。应力导致表面产生裂纹，产生裂纹处的表面没有表面膜保护，氢原子能够轻易地进入镁和镁合金中与镁反应生成氢化镁。这些进入的氢原子属于小分子，它会位于晶格的间隙中，或在裂纹尖端的表面上。它们会影响到金属原子的在这些位置上的电子密度分布，使其与相邻的金属原子间的键变弱，以致于更容易发生滑移，产生开裂。裂纹处的应力较为集中，晶格畸变较大，这就使氢原子更易优先存在于这些地方，降低了位错间弹性的交互作用。氢原子的分布还会根据应力场的变化而进行调整，从而降低了位错运动的阻力，提高了位错的运动速度。

H. 变形镁合金的特点是什么

变形镁合金属于镁合金材料分类的一个类目，镁合金按照成型工艺可以分成铸造镁合金和变形镁合金，变形镁合金特点符合以下几点：

1、镁合金的比重小，是目前最轻的结构材料之一，密度在1.75~1.85g/cm3之间，约为铝的64%钢的23%。

2、阻尼性能好，适合于制备抗震零部件。

3、镁合金具有良好的铸造性和尺寸稳定性。

4、切削加工性能优良，其切削速度大大高于其他金属。

5、镁合金具有较好的热导性、热稳定性、抗电磁干扰性、屏蔽性能。

6、镁合金可回收利用，回收成本低，回收利用率高。

镁合金的主要特点及应用

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I. 镁合金表面调整剂会受气温影响吗

温度对镁合金塑性变形能力具有很大的影响。提高温度能激活镁合金中棱柱面和锥面等潜在的滑移系。但挤压温度过高时，不但给操作带来不便，而且容易使班车表面严重氧化而损害表面质量。
此外，镁合金变形组织对温度非常敏感，但挤压温度过低时，不能通过动态再结晶细化晶粒，粗大晶粒组织中存在大量的孪晶。而当挤压温度过高时，可能发生二次再结晶导致晶粒长大。

J. 镁合金新发现！动态再结晶中微观组织演变

导读

利用电子背散射衍射研究了一种新开发的镁-稀土合金在瞬时热反挤压过程中的微观结构演变，获得了具有弱织构的等轴细晶粒微结构。晶粒细化主要归因于热反挤压过程中的不连续动态再结晶（DDRX）和连续动态再结晶（CDRX）过程。在初始变形阶段形成的孪晶界有效地增加了高角晶界（HAGBs）的数量，为新的晶界核提供了位置，从而改善了DDRX工艺。由于在773 K的相对高温和高应变率下的有效动态回复(DRV)，在晶粒内部也观察到了以低角晶界(LAGB)为特征的CDRX过程。此后，在CDRX过程中，LAGB网络通过亚晶粒渐进旋转转变为HAGB网络。

镁及其合金具有低密度、高比强度和高比刚度等特性。然而，镁合金，尤其是稀土镁合金，具有的主要缺点是较差的低温塑性。其具有的唯一无热且易激活的基底滑移不符合5个独立滑动系统标准。另外，拉伸孪晶在低温下具有低临界分解剪切应力，只能积累到 10%的有限应变。

除了滑移和孪晶，动态再结晶(DRX)在镁合金热变形过程中对细化粗大晶粒和避免微裂纹的形成有重要作用。已有研究多集中于低堆垛层错能镁合金(SFE)中DDRX的常规机制上，该机制分为晶粒成核和生长两个独立的阶段。然而，由于不同的成核时间和早期成核的DRX晶粒的部分动态晶粒生长，均匀微结构的DRX晶粒尺寸分布并不容易实现。高应变率下，CDRX也能在低SFE镁合金观察到，且出现一种使DRX晶粒的取向几乎与CDRX镁合金的母晶粒的取向相当的织构。与纯镁相比，其基础织构较弱。因此，具有小晶粒尺寸和弱织构的均匀DRX晶粒微结构是可行的，并且需要使用热变形进行进一步研究。

采用热间接挤压、等通道转角挤压和多向锻造等剧烈塑性变形方法来获得超细晶粒组织。热间接挤压形成了均匀的流动模式，因为没有摩擦诱发的热量产生，合金可以通过DRX [21，22，23]经济地生产成细晶粒微观结构。然而，这一过程中的DRX机制还有待系统研究。

常用的镁合金，如镁铝系列合金，高温力学性能较差，严重限制了其应用。稀土元素是目前提高镁合金高温力学性能最有效的合金元素，可以细化微观结构，形成高熔点相，并与镁合金形成固溶体，从而改善这些合金的高温力学性能。Sm是镁基体中Ce基团固溶度最高的元素，接近镁的原子尺寸，可与镁形成多达五种二元化合物。Sm在镁中的固溶度也随着温度的降低而降低，因此在镁合金中具有良好的强化效果。然而，对含Sm和高Gd稀土镁合金热变形行为的系统研究很少。

基于此背景，日本东北大学联合国内河南 科技 大学的团队选择Mg–9.80 GD–3.78y-1.12 Sm–0.48 Zr合金，利用电子背散射衍射(EBSD)系统地研究了热反挤压过程中各种应变对合金晶粒细化的影响，并讨论了热反挤压过程中的DRX机制。相关成果以题为“Grain refinement and weak-textured structures based on the dynamic recrystallization of Mg–9.80Gd–3.78Y–1.12Sm–0.48Zr alloy”发表于镁合金期刊《Journal of Magnesium and Alloys》。

在瞬时热反挤压过程中，合金的粗晶组织明显细化，获得了具有弱织构的均匀微结构。

DRX的范围随着应变的增加而增加，并在最高应变处达到最大值。由EBSD数据获得的KAM和GAM图被用于区分DRX和SRX颗粒与变形颗粒。在第Ⅵ阶段观察到典型的不含SRX粒子的DRX。

镁合金中的两种主要孪晶类型在初始变形阶段被激活，即86 { 10–12 }拉伸孪晶和56 {10–11}压缩孪晶。两种晶界为DDRX晶粒原子核提供了更多的位点。除此之外，随着晶粒中LAGBs逐渐转化为HAGBs，CDRX过程中还涉及亚边界取向差的循序渐进。通过结合DDRX和CDRX工艺，获得了弱织构的细晶粒微结构。

综上，文中揭示了新型Mg–9.80Gd–3.78Y–1.12Sm–0.48Zr合金的晶粒细化是通过瞬时热反挤压实现的。讨论了活化孪晶的影响和热变形后细化DRX微结构的判据，同时阐述了热反挤压过程中晶粒DRX过程的机理。

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