柴 方， 张大童， 张 文， 邱 诚

(华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心，广州510640)

由于大多数镁合金为密排六方晶体结构，塑性相对较差，故镁合金的成形加工与工业应用均受到一定的限制。晶粒细化作为提高镁合金综合性能的有效手段之一，其研究受到了广泛关注。通过细化晶粒，不仅可以提高镁合金的强度，还能改善其塑性与韧性。研究表明，在镁合金加工过程中剧塑性变形(Severe plastic deformation，SPD)可以引入极大的变形量，具有显著的晶粒细化效果［1，2］。代表性的剧塑性变形技术有等通道角挤压(Equal channel angular pressing，ECAP)、高压扭转(High pressure torsion，HPT)、累积叠轧焊(Accumulative roll bonding，ARB)和搅拌摩擦加工(Friction stir processing，FSP)等，这些工艺不仅可以使材料获得高强度、高韧性和高塑性，甚至还可以获得优异的超塑性［3］。FSP技术以加工工序少、制造成本低、绿色环保和显著的晶粒细化效果等优势而受到研究者的高度重视［4，5］，它作为一种新型的SPD技术，是Mishra等人在搅拌摩擦焊(Friction stir welding，FSW)［6］基础上提出的一种新型固态加工技术［7］。对于镁合金的研究，搅拌摩擦加工技术主要集中在AZ系和ZK系细晶的制备、晶粒细化的机制和细晶性能等。目前，国内外在搅拌摩擦加工AZ91镁合金的研究方面已经取得了一定的进展［8～11］，Cavaliere等［9］利用搅拌摩擦加工技术获得了晶粒尺寸为4μm的AZ91镁合金，该材料具有良好的超塑性。尽管如此，由于在搅拌摩擦加工过程中轴肩和搅拌头会产生热积累，搅拌区发生动态再结晶晶粒长大，从而影响细晶材料的形成。Mishra等［7］指出:若在合金加工过程中采用某种冷却手段，可以在一定程度上抑制晶粒长大，提高材料的强度和塑性。……