文章信息

原文标题：Construction of hot processing map, dynamic recrystallization critical conditions and kinetic model of AZ61 alloy

标题翻译：AZ61合金热加工图构建、动态再结晶临界条件及动力学模型研究

通讯作者单位：河南科技大学材料科学与工程学院

期刊：《Materials Today Communications》

DOI：10.1016/j.mtcomm.2024.109540

文章摘要

本研究以AZ61镁合金为对象，通过Gleeble-1500热模拟试验机开展了变形温度300-450℃、应变率0.003-1s⁻¹、变形量70%的热压缩实验，系统揭示了合金的高温流变行为。研究基于动态材料模型构建了包含应变影响的三维热加工图，明确了功率耗散因子η随温度升高和应变率降低而增大的规律，并划定了失稳区主要集中在低温高应变率区域（300-350℃、>0.062 s⁻¹）。

通过工作硬化率曲线拐点分析，确定了动态再结晶临界应变εc与峰值应变εp满足εc=0.5159εp的线性关系，证实再结晶在峰值应力前已启动。进一步建立动态再结晶动力学模型，发现再结晶体积分数随温度升高和应变率降低而增加，曲线呈典型“慢-快-慢”的S型增长特征。研究结果为AZ61镁合金热加工工艺窗口优化（推荐350-400℃）提供了理论依据，对指导实际生产中避免失稳缺陷、控制再结晶程度具有重要参考价值。

图文解读

原文共有图16张，本文图片选自原文中图2、7、8、12、16。

图2展示了AZ61镁合金在不同变形温度和应变率条件下的真应力-真应变曲线，

曲线呈现典型的加工硬化-动态软化-稳态流变三阶段特征，随温度升高和应变率降低，流变应力显著下降。

图7为AZ61镁合金在真应变0.1和0.4条件下的二维热加工图，灰色区域表示失稳区，

等高线数值为功率耗散因子η，显示高温区域η值较高且随应变增加η峰值从0.23升至0.25。

图8是应变0.1-0.6范围内的三维功率耗散图和三维流变失稳图，

直观展示了η值随温度、应变率和应变的耦合变化规律，失稳区随应变增加而扩大。

图12为lnεc-lnZ线性拟合关系图，通过回归分析得到临界应变模型εc=1.288×10⁻⁵Z⁰·³¹⁵，

相关系数良好，证实Z参数对临界应变的显著影响。

图16展示了不同变形条件下AZ61镁合金动态再结晶体积分数曲线，

曲线呈S型增长，相同温度下应变率越低再结晶完成越快，相同应变率下温度越高再结晶越充分。

文章总结

本研究通过热压缩实验建立了AZ61镁合金的三维热加工图，发现高温（350-400℃）低应变率（0.003-0.01 s⁻¹）区域功率耗散因子较大（η≈0.25），材料加工性能优良，而低温高应变率区域易发生流变失稳，且失稳区随应变增加而扩大；基于工作硬化率曲线建立了临界应变模型εc=1.288×10⁻⁵Z⁰·³¹⁵，证实临界应变与峰值应变满足εc=0.5159εp的线性关系，动态再结晶发生于峰值应力之前；构建的动态再结晶动力学模型XDRX=1-exp[-0.468×( (ε-εc)/ε*)²·¹⁹⁵]显示，再结晶体积分数随温度升高和应变率降低而增加，曲线呈典型S型“慢-快-慢”增长特征，低应变率（0.003 s⁻¹）和高温（450℃）条件有利于再结晶充分完成。

文章创新点

本文构建了包含应变影响的AZ61镁合金三维热加工图，并基于工作硬化率曲线建立了临界应变模型和动态再结晶动力学模型，实现了热加工参数-组织演变-性能控制的定量关联。