鎂合金為什麼會滑移

A. 請教，鎂合金的柱面滑移是怎麼回事

請教，鎂合金的柱面滑移是怎麼回事
這是面族和方向族的表達，
具體描述，
如(10-10)...，迄今尚無{11-20}滑移面的報道。
按對稱性基面和柱面都各是兩個獨立的滑移系

B. 鎂合金為什麼被稱為難成形金屬

鎂合金的晶體結構為密排六邊形結構，使得其室溫下只有三個獨立的滑移系，導致其室溫塑性變形能力差，造成室溫難成形，現在廠家一般是通過熱成型工藝來生產，鑄造、擠壓、開坯熱軋、鍛造等都是基於高溫下操作。

鎂合金板材牌號與國家標准、生產方法及加工難點及具體應用前景

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C. 鎂鋁合金在超塑性變形過程中具有什麼樣的力學性能

鎂合金超塑性一般以微晶組織超塑性為主流研究方向，；盡管鎂合金超塑性受到廣泛關注，但目前基於超塑性的；由於超塑性一般要求小於10?m的高溫穩定晶粒尺寸；純金屬在變形過程中，位錯運動的順序是先滑移後攀移；位錯發生彈性交互作用；[29-31]；Mg-Al合金在高溫條件下具有穩定的超過100%；目前鎂合金的高溫變形性

為：溫度在合金熔點的半值以上，較慢的應變速率(10-4
s-1)及較低的變形應力。作為超塑性材料，一般要求其晶粒為等軸晶，晶粒尺寸較小(一般10?m以下)[11]。

鎂合金超塑性一般以微晶組織超塑性為主流研究方向，研究者多採用熱加工、等徑角擠壓、粉末冶金和快速凝固等細化晶粒方法將鎂合金晶粒細化到10?m以下，在低應變速率變形時才能顯示出超塑性。Watanabe等人[19]研究了粉末冶金工藝制備的ZK61合金的超塑性，得出鎂合金超塑性變形過程中晶界滑移激活能高於晶界擴散和晶格擴散的激活能，這說明鎂合金在超塑性變形過程中，晶界滑移容易在晶界三叉區或材料增強相與基體的相界處產生應力集中，使晶界滑移受到阻礙，這就需要有另外的協調機制使應力集中得到鬆弛，以協調晶界進一步滑移，Watanabe等人[20,
21]認為通過粉末冶金制備的鎂合金的協調機制是晶界擴散控制下的滑移。劉滿平等人[22,
23]研究了工業態AZ91合金和AZ31合金超塑性變形機制，他們認為工業態AZ31合金的變形機制為動態再結晶協調下的晶界滑移機制，而AZ91合金在高溫高應變速率下的超塑性變形機制為孔洞擴散聚集協調下的晶界滑移機制，馬洪濤等[24-26]研究了加工態MB26合金的超塑性行為，認為該合金的超塑性變形機制是位錯運動與擴散蠕變協調下的境界滑移機制，變形初期的動態再結晶對獲得細等軸晶粒起重要作用。

D. 改變金屬性質

一般金屬低溫易碎，怎樣不易碎要具體的金屬採取具體的措施。合金雖有也有這樣的性質
以此為例說明：鎂為密排六方(HCP)結構，室溫時軸比c/a=1.624，接近理想六方最密堆垛的軸比1.633，只有基面{0001}是最密排面，獨立滑移系比立方結構少。當溫度低於225℃變形鎂合金主要發生{0001}<1120>基面滑移和{1012}<1011>孿生，變形過程中只有3個幾何滑移系和兩個獨立滑移系，根據von Mises判據，一般多晶體材料進行穩定的均勻變形時需要5個獨立的滑移系，所以鎂合金在低溫下表現出較差的塑性。因此，為了充分利用鎂合金的優良性能，如何改善提高鎂合金成形性是一個亟待解決的問題。
當形變溫度高於225℃時，一般認為非基面滑移開動所需的臨界分切應力降低，會激活棱面{10-10}和錐面{10-11}滑移，同時溫度升高動態再結晶容易發生，塑性顯著提高，300℃以上變形能力大約是室溫時變形9倍。因此目前鎂及鎂合金的加工，主要採用熱變形方法激活動態再結晶或利用鎂的超塑性。此外，還有人嘗試利用高溫激活大量的非基面c+a滑移系{11-22}<11-2-3>，從而有足夠的獨立滑移系以致從根本上改善鎂的塑性，目前還沒有得到有效證明。

綜上，在低溫時，滑移系少，晶粒變形及轉動協調不利，不能滿足大變形的需要，而且由於六方結構，孿生在低溫作為主要形變機制所能提供的應變數有限，故鎂合金在低溫表現出脆性。而溫度高於200攝氏度，孿生不易發生，除了所謂的非基面滑移可以開動，以及多系滑移的CRSS降低，雖然對此有爭議；還有更重要的是溫度高位錯運動變得較為容易，且能發生再結晶消耗了位錯的塞積，同時DRX新晶粒出現細化組織以及促進晶界滑動，以及鎂的擴散能力也較好，加速晶界的遷移，因此鎂合金在高溫表現出較好的塑性。

E. 鎂合金屬於什麼空間點群

變形鎂合金主要用來生產鎂合金板、擠壓件、鍛件等，主要用於結構件。變形鎂合金的力學性能與加工工藝、熱處理狀態等關系很大的，變形鎂合金，一般通過熔鑄以後取得坯料，將坯料通過擠壓、軋制、鍛造等工藝，進行變形而獲得的型材、管材、板材和零件，因而取名變形鎂合金。
對於鎂合金來講化學成分的不同，力學性能就差異很大，比如AZ31與AZ61很大的差別，一般情況下，含AL高則其強度大，但其延展率較低。
熱處理，鎂合金在變形加工前要進行均質化處理，消除內應力，便於加工。變形後有的則需要通過熱處理進行固溶強化，有的則是因為化學成分的原因不可以進行熱處理強化。
加工工藝不同也是鎂合金的性能差異較大，
另外就是鎂合金的滑移系根據化學成分的不同也會改變，總而言之，鎂合金的化學成分決定其力學性能，變形鎂合金主要凸顯的性能就是變，需要好的延展性，屈服強度，細化的晶粒。壓鑄鎂合金主要就是鑄，表面強度一定要高。
出處是：關於鎂合金的書本大部分就是陳振華的工藝，徐日瑤的冶煉工藝。

F. 鎂合金的蠕變性能與組織有何關系

首先組織晶粒越細小，力學性能好，蠕變性能會好；其次鎂合金的蠕變性能主要是晶界滑移和位錯滑移，就是主要有非常多的熱穩定性高的第二相釘軋住晶界，不讓其產生晶界滑移和位錯滑移；再次產生的金屬間化合物的熱穩定溫度越高越好，第二相分布越均勻，越細小越好。

G. 鎂合金腐蝕的腐蝕分類

大氣環境中，鎂和鎂合金常溫就會發生腐蝕現象。在乾燥空氣中，鎂的表面會生成氧化鎂；在濕潤環境中，鎂的表面的氧化鎂會轉變成氫氧化鎂。大氣中的二氧化碳與水形成碳酸，與表面的氫氧化鎂反應還會生成碳酸鎂。此外，鎂合金錶面的氫氧化鎂還會與大氣中的污染物發生反應，例如二氧化硫。這些物質在鎂合金外形成了一層表面膜，但是這層表面膜並無法對鎂合金起到保護作用。這是由於，這些表面的物質在水中都是可以溶解的，它們不可能起到阻止內部的鎂繼續與外界發生反應的作用。
鎂合金在溶液環境中的腐蝕比在空氣中更加嚴重。鎂浸泡在自來水中，表面很快就產生了腐蝕坑，這說明自來水中的一些離子對鎂的表面膜產生了影響。這種影響會由於空氣中的二氧化碳溶入水中，形成的碳酸，而加速了鎂的腐蝕速度。鎂合金在溶pH值低於10.5的溶液環境中，即在酸性、中性、弱鹼性的環境中，合金錶面的氫氧化鎂會不穩定，從而內部的鎂也會被腐蝕。當溶液的pH值高於10.5時，雖然說在熱力學上，氫氧化鎂表面膜是穩定的，但是受膜層緻密度的影響，在一些含有強腐蝕性離子的溶液中，例如含有氯的溶液，鎂表面的氫氧化鎂膜層還是會被部分溶解。同時，溶液中的鎂離子遇到氫氧根離子生成的氫氧化鎂有可能再回到基體表面，在腐蝕過程中生成的氫氣會影響新形成的表面膜的質量。這樣沉澱而來的膜層較為疏鬆，起不到任何保護作用。 除了化學腐蝕外，鎂合金還普遍的存在應力腐蝕開裂現象（SCC），即鎂合金在幾乎不腐蝕的環境介質中，在拉伸應力尚未達到屈服強度一半的情況下仍有可能發生開裂現象。導致這種原因的因素有很多，如工作時構件的受力，熱脹冷縮引起的應力，工件裝配過程中的扭、壓、撞等引入的應力，構件生產的過程以及熱處理、成形、機械加工等引入的各種應力。一般的，認為SCC傾向隨著殘余拉應力的變大而變大。
這種應力腐蝕現象通常認為是由於一種氫脆的機制引起的。應力導致表面產生裂紋，產生裂紋處的表面沒有表面膜保護，氫原子能夠輕易地進入鎂和鎂合金中與鎂反應生成氫化鎂。這些進入的氫原子屬於小分子，它會位於晶格的間隙中，或在裂紋尖端的表面上。它們會影響到金屬原子的在這些位置上的電子密度分布，使其與相鄰的金屬原子間的鍵變弱，以致於更容易發生滑移，產生開裂。裂紋處的應力較為集中，晶格畸變較大，這就使氫原子更易優先存在於這些地方，降低了位錯間彈性的交互作用。氫原子的分布還會根據應力場的變化而進行調整，從而降低了位錯運動的阻力，提高了位錯的運動速度。

H. 變形鎂合金的特點是什麼

變形鎂合金屬於鎂合金材料分類的一個類目，鎂合金按照成型工藝可以分成鑄造鎂合金和變形鎂合金，變形鎂合金特點符合以下幾點：

1、鎂合金的比重小，是目前最輕的結構材料之一，密度在1.75~1.85g/cm3之間，約為鋁的64%鋼的23%。

2、阻尼性能好，適合於制備抗震零部件。

3、鎂合金具有良好的鑄造性和尺寸穩定性。

4、切削加工性能優良，其切削速度大大高於其他金屬。

5、鎂合金具有較好的熱導性、熱穩定性、抗電磁干擾性、屏蔽性能。

6、鎂合金可回收利用，回收成本低，回收利用率高。

鎂合金的主要特點及應用

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I. 鎂合金錶面調整劑會受氣溫影響嗎

溫度對鎂合金塑性變形能力具有很大的影響。提高溫度能激活鎂合金中稜柱面和錐面等潛在的滑移系。但擠壓溫度過高時，不但給操作帶來不便，而且容易使班車表面嚴重氧化而損害表面質量。
此外，鎂合金變形組織對溫度非常敏感，但擠壓溫度過低時，不能通過動態再結晶細化晶粒，粗大晶粒組織中存在大量的孿晶。而當擠壓溫度過高時，可能發生二次再結晶導致晶粒長大。

J. 鎂合金新發現！動態再結晶中微觀組織演變

導讀

利用電子背散射衍射研究了一種新開發的鎂-稀土合金在瞬時熱反擠壓過程中的微觀結構演變，獲得了具有弱織構的等軸細晶粒微結構。晶粒細化主要歸因於熱反擠壓過程中的不連續動態再結晶（DDRX）和連續動態再結晶（CDRX）過程。在初始變形階段形成的孿晶界有效地增加了高角晶界（HAGBs）的數量，為新的晶界核提供了位置，從而改善了DDRX工藝。由於在773 K的相對高溫和高應變率下的有效動態回復(DRV)，在晶粒內部也觀察到了以低角晶界(LAGB)為特徵的CDRX過程。此後，在CDRX過程中，LAGB網路通過亞晶粒漸進旋轉轉變為HAGB網路。

鎂及其合金具有低密度、高比強度和高比剛度等特性。然而，鎂合金，尤其是稀土鎂合金，具有的主要缺點是較差的低溫塑性。其具有的唯一無熱且易激活的基底滑移不符合5個獨立滑動系統標准。另外，拉伸孿晶在低溫下具有低臨界分解剪切應力，只能積累到 10%的有限應變。

除了滑移和孿晶，動態再結晶(DRX)在鎂合金熱變形過程中對細化粗大晶粒和避免微裂紋的形成有重要作用。已有研究多集中於低堆垛層錯能鎂合金(SFE)中DDRX的常規機制上，該機制分為晶粒成核和生長兩個獨立的階段。然而，由於不同的成核時間和早期成核的DRX晶粒的部分動態晶粒生長，均勻微結構的DRX晶粒尺寸分布並不容易實現。高應變率下，CDRX也能在低SFE鎂合金觀察到，且出現一種使DRX晶粒的取向幾乎與CDRX鎂合金的母晶粒的取向相當的織構。與純鎂相比，其基礎織構較弱。因此，具有小晶粒尺寸和弱織構的均勻DRX晶粒微結構是可行的，並且需要使用熱變形進行進一步研究。

採用熱間接擠壓、等通道轉角擠壓和多向鍛造等劇烈塑性變形方法來獲得超細晶粒組織。熱間接擠壓形成了均勻的流動模式，因為沒有摩擦誘發的熱量產生，合金可以通過DRX [21，22，23]經濟地生產成細晶粒微觀結構。然而，這一過程中的DRX機制還有待系統研究。

常用的鎂合金，如鎂鋁系列合金，高溫力學性能較差，嚴重限制了其應用。稀土元素是目前提高鎂合金高溫力學性能最有效的合金元素，可以細化微觀結構，形成高熔點相，並與鎂合金形成固溶體，從而改善這些合金的高溫力學性能。Sm是鎂基體中Ce基團固溶度最高的元素，接近鎂的原子尺寸，可與鎂形成多達五種二元化合物。Sm在鎂中的固溶度也隨著溫度的降低而降低，因此在鎂合金中具有良好的強化效果。然而，對含Sm和高Gd稀土鎂合金熱變形行為的系統研究很少。

基於此背景，日本東北大學聯合國內河南 科技 大學的團隊選擇Mg–9.80 GD–3.78y-1.12 Sm–0.48 Zr合金，利用電子背散射衍射(EBSD)系統地研究了熱反擠壓過程中各種應變對合金晶粒細化的影響，並討論了熱反擠壓過程中的DRX機制。相關成果以題為「Grain refinement and weak-textured structures based on the dynamic recrystallization of Mg–9.80Gd–3.78Y–1.12Sm–0.48Zr alloy」發表於鎂合金期刊《Journal of Magnesium and Alloys》。

在瞬時熱反擠壓過程中，合金的粗晶組織明顯細化，獲得了具有弱織構的均勻微結構。

DRX的范圍隨著應變的增加而增加，並在最高應變處達到最大值。由EBSD數據獲得的KAM和GAM圖被用於區分DRX和SRX顆粒與變形顆粒。在第Ⅵ階段觀察到典型的不含SRX粒子的DRX。

鎂合金中的兩種主要孿晶類型在初始變形階段被激活，即86 { 10–12 }拉伸孿晶和56 {10–11}壓縮孿晶。兩種晶界為DDRX晶粒原子核提供了更多的位點。除此之外，隨著晶粒中LAGBs逐漸轉化為HAGBs，CDRX過程中還涉及亞邊界取向差的循序漸進。通過結合DDRX和CDRX工藝，獲得了弱織構的細晶粒微結構。

綜上，文中揭示了新型Mg–9.80Gd–3.78Y–1.12Sm–0.48Zr合金的晶粒細化是通過瞬時熱反擠壓實現的。討論了活化孿晶的影響和熱變形後細化DRX微結構的判據，同時闡述了熱反擠壓過程中晶粒DRX過程的機理。

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