镁合金具有密度小，比刚度和比强度高，机械加工性能良好，阻尼防震性能优良等特点，是一种极具竞争力的轻量化材料，在航空航天、武器装备等领域拥有巨大的应用潜力[1, 2].随着镁合金产品数量和使用范围的扩大，不可避免地需要对镁合金装备或零件进行焊接.而镁合金的焊接产品的生产需要大量镁合金丝材作为焊丝使用[3, 4]，此外，镁合金丝材还可用于制作生物医用材料、航空器零部件等，具有极好的市场应用前景[5-9].因此对镁合金丝材成型工艺的开发就显得尤为重要.

镁属于密排六方结构金属，在常温下进行塑性成形较为困难[10].目前镁合金丝材主要通过传统的热挤压的方式获得[11].然而，热挤压法所生产的丝材的长度较短，且当挤压丝材的直径较小(≤3 mm)时，需要较大的挤压比以及较高的挤压温度，此时挤压力将会成倍增加，导致生产难度增大，生产效率极低.因此，开发一种更加高效的镁合金丝材成型工艺具有非常重要的实际意义.拉拔是生产线、管和型材最常用的制造方法.与传统的冷拉拔技术相比，热拉拔工艺具有产品尺寸均匀、尺寸精度高、可生产超细直径丝材、可实现高速连续生产等优点，是一种具有良好前景的镁合金成型方式[12, 13].

产量：2016年6月21日苜蓿初花期时首次测定其产草量，各小区每次刈割的产量累加即为鲜草产量。同时，每次测产时分别取样约500 g自然风干至恒重，测定干草产量。全部数据折算成每公顷产量；

以AZ31和AZ61合金为代表的Mg-Al-Zn系镁合金具有良好的机械性能和加工性能，是最常用的工业镁合金系之一.因此，对Mg-Al-Zn镁合金丝材热拉拔成型工艺的开发具有重要意义和良好的工业化应用前景.然而，由于AZ61镁合金的塑性相对较差，目前有关镁合金丝材热拉拔工艺的研究主要集中在塑性较好的AZ31合金上[14-16].综上，本文主要针对热拉拔过程中工艺参数对AZ61镁合金丝材组织与性能的影响进行了研究，并对拉拔过程中断丝的情况进行了统计，总结能够实现稳定热拉拔的工艺参数范围，为镁合金丝材热拉拔技术的发展提供参考.

一般单片压电陶瓷最大位移在10 μm以内，多片堆叠的压电陶瓷位移在100 μm以内，因此压电驱动器运动步长较小，即使设计位移放大机构也只能达到数百微米的位移，并且输出推力会大大降低。步进式压电驱动器采用循环步进原理运行，一次循环前进一个步距，并在新的位置驻留，从而可不断积累位移获得较大行程。步进式直线压电驱动器根据运动原理可分为行走式压电驱动器、推动式压电驱动器和摩擦惯性式压电驱动器。

1 实验材料及方法

图5为拉拔温度为200 ℃时，经过不同道次变形量拉拔后的AZ61丝材的微观组织照片.由图5 (a)可以看出，当道次变形量为10%时，与拉拔前的组织相比，拉拔后的丝材的晶粒发生了轻微的变形，组织中出现了少量孪晶组织.当道次变形量为15%时，丝材组织中的孪晶数量明显增多.随着道次变形量进一步增加至25%(图5 (c)(d))，晶粒的变形程度进一步增加，孪晶数量逐渐增多.

图4 (a)为15%道次变形量下不同拉拔温度的镁合金丝材的拉伸实验结果.由图可以看出，随着拉拔温度由25 ℃逐渐升高至400 ℃，样品的强度逐渐降低，延伸率逐渐升高.当拉拔温度为25 ℃ 时，丝材的抗拉强度和屈服强度最高，分别为374.15 MPa和357.99 MPa.此时延伸率最低，为4.0%.随着拉拔温度提高至400 ℃，丝材的抗拉强度和屈服强度逐渐降低至320.51 MPa和266.06 MPa，延伸率逐渐升高至6.1%.热拉拔后丝材的硬度如图4 (b)所示，可以看出在常温下(25 ℃)进行拉拔后时，丝材的硬度较高，为80.96 HV.当拉拔温度为150 ℃时，硬度变化不明显，为81.73 HV.提高拉拔温度至300 ℃，其硬度迅速降低至71.65 HV.继续提高温度，硬度缓慢下降至400 ℃时的70.5 HV.

图1 退火后AZ61镁合金粗挤压棒材的微观组织 Fig.1 Microstructure of the AZ61 magnesium alloy rod after annealing

图2 拉拔装置示意图 Fig.2 Schematic diagram of hot-drawing equipment

取不同试样进行性能及组织形貌检测.使用452SVD型硬度计对机械抛光后的试样纵截面进行宏观硬度测试，载荷为3 kg，加载时间为15 s，每个试样均取10个点的平均值作其硬度.使用CMT5105型电子万能拉伸实验机进行常温拉伸实验，拉伸试样按照国家标准GB/T228.1-2010要求规定加工，每个条件下取3个试样的平均值作为其结果.对不同条件下的试样沿纵截面抛开，经机械抛光后，使用混合酸(5 g苦味酸+5 ml冰乙酸+10 ml蒸馏水+100 ml酒精，浸蚀时间为3～5 s)进行腐蚀，用 LeicaDMI 5000M 型光学显微镜观察微观组织.

2 实验结果

2.1 拉拔温度对AZ61丝材组织与性能的影响

图3为15%道次变形量下不同拉拔温度的镁合金丝材的微观组织.由图可以看出，当拉拔温度较低，为25 ℃时，丝材的晶粒变形严重，且晶粒内部存在大量的孪晶组织，这主要是由于镁合金属于密排六方(hcp)结构，低温下滑移系相对较少，变形主要依赖于孪生的协调作用.随着拉拔温度逐渐提高至300 ℃，孪晶数量逐渐减少.当拉拔温度为350 ℃时，孪晶组织和变形晶粒均消失，取而代之的是大量分布在晶界处的再结晶晶粒，再结晶晶粒尺寸较小.继续提高拉拔温度至400 ℃，再结晶晶粒的数量明显增多.

图3 不同拉拔温度下AZ61丝材的微观组织(道次变形量：15%) Fig.3 Microstructure of hot-drawn AZ61 wires at different drawing temperatures (Drawn deformation:15%). (a)—25 ℃； (b)—200 ℃； (c)—250 ℃； (d)—300 ℃； (e)—350 ℃； (f)—400 ℃

热拉拔设备原理图如图2所示，采用长为3 m 的管式加热炉对丝材进行加热，拉拔模具紧靠管式炉的出口放置.实验开始时，首先将管式加热炉升至所需温度，然后将轧头处理后的AZ61挤压棒材依次穿过管式加热炉、模具后缠绕在卷曲装置上，开动拉拔机，将其拉成细丝.拉拔速度为5 m/min；共采用4种道次变形量，分别为10%，15%，20%，25%；拉拔温度范围为25～400 ℃.拉拔后的丝材置于空气中冷却.

图4 15%变形量下不同拉拔温度的丝材的力学性能 Fig.4 Mechanical properties of hot-drawn AZ61 wires at different drawing temperatures. (a)—拉伸实验； (b)—硬度

◎没超过39℃可以不用退热药，自己在家观察、物理降温就可以了。超过39℃要就医，预防高热惊厥，一定要使用退热药。一般用布洛芬（美林）。对乙酰氨基酚（百服咛、泰诺林），别名扑热息痛，也是可以用的，WHO也是推荐使用，但中国乙肝高发，所以在中国建议1岁以下慎用。

在丝材的拉拔的过程中，当变形量过大或拉拔温度过高时，丝材会发生断裂，如图9所示.图10 为能够实现AZ61镁合金丝材稳定热拉拔的工艺参数范围图.当拉拔温度为150 ℃时，丝材可承受的最大道次变形量为30%，随着拉拔温度提高至300 ℃，丝材可承受的最大道次变形量逐渐降低至10%.由于在拉拔的过程中，拉拔力直接作用于模具出口到拉拔机夹头这一段丝材上，因此丝材在加工过程中是否会发生断裂，主要取决于其本身的强度与实现拉拔所需要的强度的相对大小.当道次变形量一定时，随着拉拔温度的升高，丝材的强度迅速下降.尽管温度升高会提高丝材的塑性，从而减小拉拔所需的拉拔力，但减小的程度有限，一旦该温度下丝材的强度低于拉拔所需的最大强度，丝材就会发生断裂.

当拉拔温度较低，为25 ℃时，加工硬化为主要机制，因此丝材的微观组织中存在大量由变形引起的孪晶，强度和硬度较高，延伸率较低.随着变形温度的提高(150～300 ℃)，动态回复作用逐渐增强，变形组织中的晶体缺陷在回复过程开始通过位错的滑移、攀移等方式合并、消失，孪晶的数量因此减少，材料因加工硬化引起的强度降低，延伸率升高.继续提高变形温度(350～400 ℃)，丝材在变形的过程中发生了动态再结晶，使加工硬化的效果基本消除，孪晶组织消失，材料的强度和硬度进一步下降.

2.2 道次变形量对AZ61丝材组织与性能的影响

选取直径为6 mm的AZ61镁合金粗挤压棒材作为原材料，其元素含量(质量分数)为 w(Al)=6.34%； w(Zn)=1.12%；w(Mn)=0.29%； w(Fe)≤0.005%； w(Cu)≤0.05%； w(Ni)≤0.005%，余量为Mg.拉拔前将其在300 ℃± 2 ℃下退火1 h，随炉冷却至室温，其微观组织如图1所示.

图5 不同道次变形量AZ61丝材的微观组织(拉拔温度：200 ℃) Fig.5 Microstructure of hot-drawn AZ61 wires under different deformations (drawing temperature:200 ℃) (a)—10%; (b)—15%; (c)—20%; (d)—25%

当拉拔温度为200 ℃时，将经过不同道次变形量拉拔后的丝材力学性能测结果绘制成曲线，如图7所示.可以看出，随着道次变形量由10%增加至25%，丝材的抗拉强度由324.81 MPa逐渐上升至362.58 MPa(图7 (a))，屈服强度由299.47 MPa逐渐上升至341.30 MPa.延伸率的变化趋势与强度相反，随着变形量由10%增加至25%，延伸率由5.8%逐渐降低至2.2%.图7 (b)为同一拉拔温度下，丝材的硬度随道次变形量的变化曲线，可以看出，当拉拔温度为200 ℃时，硬度的变化与强度相似，随着变形量的增加，由73.5 HV逐渐升高至78.26 HV.

图6为拉拔温度为300 ℃时，经过不同道次变形量拉拔后的镁合金丝材的微观组织照片.可以看出，当道次变形量低于20%时(图6 (a)(b))，随着道次变形量的增加，丝材的加工硬化程度明显增强.然而，但当道次变形量增加至25%时，组织中的孪晶消失，在晶界处出现了大量尺寸细小的再结晶晶粒，表明丝材在变形的过程中发生了动态再结晶.

图6 不同道次变形量AZ61丝材的微观组织(拉拔温度：300 ℃) Fig.6 Microstructure of hot-drawn AZ61 wires under different deformations (drawing temperature 300 ℃). (a)—10%; (b)—15%; (c)—20%; (d)—25%

图7 200 ℃下不同道次变形量的丝材的力学性能 Fig.7 Mechanical properties of hot-drawn wires at drawing temperature of 200 ℃ (a)—拉伸实验; (b)—硬度

当拉拔温度为300 ℃时，将不同道次变形量的丝材力学性能测结果绘制成曲线，如图8所示.可以看出，随着道次变形量由10%增加至20%，丝材的抗拉强度由322.22 MPa逐渐上升至345.03 MPa(图8 (a))，屈服强度由279.02 MPa逐渐上升至304.38 MPa.但当道次变形量为25%时，丝材的抗拉强度显著下降，为315.77 MPa，此时丝材的屈服强度为301.27 MPa.丝材的延伸率的变化趋势与强度相反，随着变形量由10%增加至20%，延伸率由6.5%降低至4.7%.继续提高道次变形量至25%，丝材的延伸率变化不明显，为4.9%.图8 (b)为同一拉拔温度下，丝材的硬度随道次变形量的变化曲线，可以看出，当拉拔温度为300 ℃时，硬度的变化与强度相似，呈现先升高后降低的趋势.当道次变形量为10%时，丝材的硬度仅为71.44 HV；当变形量为20%时，丝材的硬度上升至最高点，为74.66 HV；继续提高道次变形量，丝材的强度下降至74.04 HV.

图8 300 ℃下不同道次变形量的丝材的力学性能 Fig.8 Mechanical properties of hot-drawn wires at drawing temperature of 300 ℃. (a)—拉伸实验; (b)—硬度

当拉拔温度为200 ℃时，由于温度较低，镁合金中的非基面滑移系尚未启动，变形需要依赖孪生机制[17, 18]，从而导致丝材组织中产生了大量孪晶(图5).同时，在该温度下回复软化效果较弱，因而随着变形量的增加，加工硬化程度逐渐增大，抗拉强度和硬度升高，延伸率下降(图7).当拉拔温度提高至300 ℃时，随着变形量增加至25%，此时合金变形过程中所产生的应变超过了再结晶的临界应变，导致材料发生再结晶(图6).再结晶消除了孪晶和变形过程中所产生的加工硬化效果，丝材的强度和硬度明显下降(图8).

AZ61镁合金丝材热拉拔的过程中，加工硬化和动态回复、动态再结晶三种机制相互作用，互相影响，最终影响丝材的组织与性能.一方面，加工硬化使丝材中缺陷的密度增加，强度和硬度升高，塑性降低；另一方面，动态回复和再结晶使丝材中的晶体缺陷不断通过位错的滑移、攀移等方式合并、消失，消除加工硬化的效果，降低了材料的强度，提高其塑性.

2.3 拉拔工艺窗口

课题团队研究云课堂平台与“三环五步”课堂模式融合已有一年，我们由衷体会到信息化给课堂教学带来了便利。依靠数据反馈，平台能够有效地帮助我们监控学生的预习、较精准地把握学生的疑难问题、知识薄弱点、练习错误，让课堂更有针对性、实效性。当然我们也发现平台仍存在很多不足，如：平台界面不够美观（学生反馈比较粗糙）、云课班级数据不能很好兼容（换一个班级就要新创云课）、评价交流功能仍不完善、受制于服务器配置与网络宽带，存在掉线不稳定现象等。总之，作为一所农村完中校，探索适合我校高中高效信息化课堂模式，是我们课题组奋斗的目标。我们一直在路上……

1.2.1 角膜生物力学分析仪 角膜生物力学测量分析仪（Corvis ST，型号：72100，德国Oculus公司）基于高频Scheimpflug照相机对角膜形变过程进行超高频拍照，同时记录角膜形变幅度图、角膜压平长度图和角膜形变速率图，可客观地显示角膜形变及回复过程，可获得包括CCT、眼压、最大变形幅度、最大压陷曲率、2次压平速度、时间、长度等多个角膜生物力学参数。

图9 热拉拔过程中断裂的丝材实物图 Fig.9 Picture of fractured wire in the process of hot drawing

图10 拉拔工艺窗口 Fig.10 Process window of hot drawing

3 结 论

本文以AZ61镁合金丝材为研究对象，主要研究了热拉拔过程中拉拔温度及道次变形量对合金组织与性能的影响，对拉拔过程中断丝情况进行统计，确定了能够实现稳定热拉拔的工艺参数范围.主要结论如下：

(1)当道次变形量为15%，随着拉拔温度由25 ℃逐渐提高至400 ℃，丝材的微观组织逐渐由变形组织演变成再结晶组织，抗拉强度由374.15 MPa逐渐降低至320.51 MPa，硬度由80.96 HV逐渐降低至70.5 HV，延伸率由4.02%逐渐提高至6.11%.

(2)当拉拔温度较低(200 ℃)时，随着道次变形量由10%逐渐增加至25%，丝材中的孪晶组织逐渐增多，抗拉强度由324.81 HV逐渐提高至362.58 HV，硬度由73.5 HV逐渐升高至78.26 HV，延伸率由5.8%逐渐降低至2.2%.当拉拔温度较高(300 ℃)，变形量增加至25%时，丝材发生再结晶，强度下降，延伸率升高.

(3)AZ61镁合金丝材在拉拔的过程中，当变形量过大或拉拔温度过高时，丝材会发生断裂.随着拉拔温度由150 ℃提高至400 ℃，丝材所能承受的最大道次变形量由30%逐渐减小至10%.要实现连续稳定的热拉拔，需要选用合理的拉拔工艺参数.

虽然生物表面活性剂的应用降低了化学淋洗技术的二次污染风险，但生物表面活性剂在生产中分离提纯过程复杂，导致生物表面活性剂价格偏高，提高了其应用在化学淋洗技术上的成本。

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