封面图片说明

正封面图片来自本期论文"动态流量控制法挤出镁合金三维弯曲管件",为了实现无褶皱、回弹等缺陷的高性能等壁厚镁合金弯管件的加工,避免在传统方法中需两台设备和两套工艺的问题,提出了一种通过动态调整分流挤压模具中分流孔内金属流量(Dynamic Flow Control Extrusion,DFCE)的方法,实现一台设备加工镁合金弯管件。通过控制方式设计、挤压实验研究、OM金相组织分析、     

AZ31镁合金不同挤压速度下的组织演变及力学性能研究

目的 针对AZ31镁合金材料在挤压成形过程中变形较为困难的问题,研究AZ31镁合金在不同挤压速度下的微观组织和力学性能演化规律。方法 采用DEFORM–2D软件对0.5、3、12、20 mm/s这4种挤压速度下材料挤压变形过程中的材料流动趋势、应变场、应力场和温度场等进行数值模拟和分析。结果 AZ31镁合金材料的挤压温度场随着挤压速度的增加显著升高,不同速度挤压后坯料的温度模拟值与实验结果实测值的变化趋势吻合。随着挤压速度的增大,材料的晶粒尺寸先增大后减小,0.5、3、12、20 mm/s这4种速度挤压后的晶粒尺寸分别为1.0、0.9、1.4、1.1 μm,变形材料的加工硬化率呈现出先增大后减小的趋势。在0.5 mm/s的挤压速度下,材料内部的微观组织均匀性较差,然而强度较高,抗拉强度约为416 MPa;在挤压速度为12 mm/s时,合金的晶粒组织最均匀,同时其综合力学性能较好,屈服强度为220 MPa,伸长率为17.3%,其加工硬化率也达到最大,为0.184。结论 通过DEFORM数值模拟能够为镁合金挤压变形提供指导。对于镁合金挤压变形,采用较低的挤压速度(约0.5 mm/s)对AZ31镁合金进行挤压变形,能够获得强度较高、伸长率相对偏低的挤压棒材,采用较高的挤压速度(约12 mm/s),则更有利于获得综合性能优良的镁合金挤压棒材。     

ZK60镁合金型材挤压过程有限元数值模拟

本文运用DEFORM-3D平台对ZK60变形镁合金型材挤压过程进行了数值模拟.分析了变形温度(T=300℃/350℃)、变形速度(V=2、5mm/s)对合金等效应变、等效应力、温度场以及变形载荷的影响规律.结果表明:温度对等效应力影响显著,变形温度从300℃升高到350℃,合金最大等效应力从75MPa降低到55MPa;变形速度对温升影响显著,挤压速度由2mm/s升高到5mm/s,合金最大温升由81℃升高到118℃.确定了ZK60合金在挤压比为25时,适宜的挤压温度为350℃,挤压速度应在5mm/s以下.     

往复挤压高韧Mg-Zn-Y合金

将铸态Mg92.5Zn6.4Y1.1镁合金往复挤压2,4,8,12不同道次,然后分别正挤压制成φ12mm的棒材.采用OM,XRD及DTA研究了往复挤压不同道次镁合金的组织和力学性能.研究表明,铸态Mg92.5Zn6.4Y1.1镁合金往复挤压后,组织得到显著细化,力学性能得到大幅度提高,获得了高强韧镁合金.2道次后,晶粒约5μm,拉伸强度超过300MPa,伸长率高达20%.继续增加往复挤压道次,晶粒细化和拉伸性能提高均不明显,当往复挤压12道次时,拉伸强度明显降低,而伸长率达到23%.Mg92.5Zn6.4Y1.1镁合金的伸长率大幅度提高归因于在往复挤压过程中,铸态组织中的缩松、缩孔等缺陷闭合和成分偏析非均匀相的分布均匀化,以及晶粒的破碎、回复和动态再结晶所引起的晶粒细化及材料的流动,最终获得完全致密、细小而均匀的等轴晶组织.     

挤压温度对Mg-5.3Gd-2.6Y-1.1Nd-0.3Zr合金的力学性能和耐生物腐蚀性能的影响

在不同温度下对均匀化处理后的Mg-5.3Gd-2.6Y-1.1Nd-0.3Zr(质量分数/%)镁合金进行挤压。利用光学显微镜和拉伸实验对比研究固溶态铸锭、不同挤压温度合金的显微组织和力学性能,采用析氢法、失重法和极化曲线实验综合测试合金在Hank’s人体模拟液中的耐生物腐蚀性能,利用扫描电子显微镜观察腐蚀后合金的表面腐蚀形貌。结果表明:随着挤压温度的降低,合金的晶粒不断细化,强度及塑性不断提高,其中390℃温度下挤压得到的合金屈服强度达到223.4MPa,较固溶态铸锭(139.8MPa)提升约60%,且挤压后的合金在Hank’s体液中具有更高的耐腐蚀性,随着挤压温度的降低,合金的耐蚀性先升高后降低,450℃挤压的棒材耐生物腐蚀性能最优,腐蚀速率为0.74mm/a。     

Mn对Mg-4Zn变形镁合金组织与性能的影响

目的 研究Mn对Mg-4Zn合金再结晶组织演变和力学性能的影响,发展高性能Mg-Zn-Mn变形镁合金。方法 以Mg-Zn镁合金为研究对象,利用Mn元素的固溶强化增塑、刺激再结晶形核和钉扎再结晶晶界的特点,通过Mg-Zn-Mn挤压镁合金的显微组织以及室温力拉伸和压缩力学性能测试,分析挤压过程中显微组织的演变和成分对力学性能的影响。结果 Mg-4Zn-2Mn合金平均晶粒尺寸为~7 μm,其拉伸屈服强度、抗拉强度、伸长率、压缩屈服强度和拉压不对称性分别为226 MPa,316 MPa,17%,171 MPa,0.75。结论 合金化元素Mn可有效细化变形镁合金的再结晶组织,随Mn元素含量的增加,Mg-Zn合金再结晶组织不断细化,未再结晶区域增加,合金力学性能增加,拉压不对称性改善。     

中低温挤压Mg-1.5Zn-0.2Ca合金组织与性能研究

晶粒细化可以有效改善镁合金的力学性能.基于此,以Mg-1.5Zn-0.2Ca合金作为研究对象,通过中低温挤压变形工艺对Mg-1.5Zn-0.2Ca合金组织进行调控,进而对其变形后的组织及性能进行分析.结果表明:随着挤压温度降低,Mg-1.5Zn-0.2Ca合金的塑性变形机制发生转变,变形后的晶粒尺寸逐渐减小,综合力学性能增强.280℃挤压变形时,合金以基面滑移及孪生协调变形为主,动态再结晶后的平均晶粒尺寸约为5.3μm,此时合金的屈服强度为95 MPa,抗拉强度为186 MPa,延伸率为22％.     

压力对Al-5.0Cu-0.4Mn-0.1Ti-0.1RE-0.25V合金组织和力学性能的影响

目的以Al-5.0Cu-0.4Mn-0.1Ti-0.1RE-0.25V合金为研究对象,分析其在挤压压力为0,50,100 MPa时的合金组织及力学性能。方法试验采用拉伸性能测试、宏观腐蚀、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等测试方法进行研究。结果提高挤压压力能明显细化铸态合金的晶粒,提高合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率;挤压压力为100 MPa时的合金相对于50MPa时的合金,不论是晶粒细化程度还是力学性能提升效果均不明显;V在合金中的溶解度较低,在合金中积聚生成的微米级初生Al10V在拉伸过程中部分发生断裂,对合金的力学性能不利。结论当挤压力为50 MPa时,合金可获得较好的力学性能。     

连续变断面循环挤压AZ31镁合金的微观组织与力学性能

采用连续变断面循环挤压技术(CVCE)对AZ31镁合金进行循环挤压。采用光学显微镜、电子拉伸机等设备,分析变形前及不同循环道次后AZ31镁合金的微观组织和力学性能。结果表明:AZ31镁合金经10循环CVCE后,平均晶粒尺寸由变形前25.3μm有效细化到5.5μm;伸长率提高到34.3%,抗拉强度下降到200MPa。由于晶粒细化效应,导致α相主要变形机制由1循环的孪生变为随后道次的位错滑移。抗拉强度的降低与挤压后(0001)晶面取向分布的分散性有关;伸长率的增大与晶粒细化和滑移面的激活有关。     

超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金研究进展

超高强韧镁合金的研发对推广镁合金在高技术领域的应用具有重要意义。镁与稀土均是我国的优势资源,因此在我国发展超高强韧稀土镁合金具有得天独厚的优势,其中Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金因其接近高强铝合金的超高强度和塑性,近年来受到研究者的广泛关注。综述了超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的合金成分、常规塑性变形工艺、新型剧烈塑性变形工艺和热处理工艺对该合金显微组织和力学性能的影响规律,以及该超高强韧变形镁合金的显微组织特征和强韧化机理。T5峰时效态超高强韧Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.4Zr(质量分数)挤压合金具有双峰分布的晶粒尺寸“软-硬”复合层片微结构,以及由高密度的基面γ′纳米片状析出相和棱柱面β′纳米析出相形成的近连续网状结构,该挤压合金室温拉伸屈服强度、拉伸强度和断裂延伸率分别为466 MPa、514 MPa和14.5%。介绍了哈尔滨工业大学等单位在超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的规模化制备和应用方面的研究进展,并展望了Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的发展趋势。     

Ti40阻燃钛合金电子束焊接头组织与力学性能

采用不同工艺参数对2 mm厚Ti40阻燃钛合金进行电子束焊接(EBW),通过金相分析、电子探针(EPMA)、室温拉伸以及显微硬度测试对Ti40阻燃钛合金电子束焊接接头的显微组织和力学性能进行分析.结果表明,焊缝中分布着晶粒内部有片层状组织析出的β柱状晶和少量等轴β晶粒,熔合线到焊缝中心晶粒逐渐细化,无明显热影响区.接头中易产生气孔、裂纹等缺陷,通过添加直线扫描波形能够有效地控制焊缝气孔缺陷,从而提高接头的强度.添加直线扫描波形电子束焊的Ti40阻燃钛合金的抗拉强度仍可达到917 MPa,断口呈现出脆性断裂与韧性断裂的混合特征,焊缝区的硬度高于母材,其最大值为376HV.     

Dynamic recrystallization behavior of AZ31 magnesium alloy processed by alternate forward extrusion

One of the important factors that affect the microstructure and properties of extruded products is recrystallization behavior. Alternate forward extrusion (AFE) is a new type of metal extrusion process with strong potential. In this paper, we carried out the AFE process experiments of as-cast AZ31 magnesium alloy and obtained extrusion bar whose microstructure and deformation mechanism were analyzed by means of optical microscopy, electron backscattered diffraction and transmission electron microscopy. The experimental results indicated that homogeneous fine-grained structure with mean grain size of 3.91 μm was obtained after AFE at 573 K. The dominant reason of grain refinement was considered the dynamic recrystallization (DRX) induced by strain localization and shear plastic deformation. In the 573-673 K range, the yield strength, tensile strength and elongation of the composite mechanical properties are reduced accordingly with the increase of the forming temperature. Shown as in relevant statistics, the proportion of the large-angle grain boundaries decreased significantly. The above results provide an important scientific basis of the scheme formulation and active control on microstructure and property for AZ31 magnesium alloy AFE process.     

Effect of recrystallization and texture on mechanical properties of extruded AA7003 alloy

The microstructure, texture and mechanical properties of AA7003 extrusion sheets processed with different parameters were investigated. Furthermore, the effects of the microstructure and texture on the mechanical properties were discussed. The grain morphology and the texture were analyzed by using a combination of scanning electron microscopy and electron backscatter diffraction. Moreover, the mechanical properties were measured by tensile tests and the tensile fracture morphology was also analyzed by scanning electron microscopy. The results showed that the maximum recrystallization extent occurred at the extrusion process conditions of T = 450 °C and v = 1 mm/s, and the increase in recrystallization extent had a negative effect on the tensile strength. Moreover, a relatively strong recrystallization cube orientation <100> existed when the extrusion temperature was 470 °C, showing a high tensile strength and elongation. Thus, it can be concluded that the cube texture is beneficial to the tensile strength and elongation in extruded AA7003 alloy.     

均匀化处理对Mg-13Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr镁合金组织和力学性能的影响

对Mg-13Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr镁合金铸锭进行均匀化处理,温度为505～525℃,时间为4～24h,并采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和万能材料试验机等检测手段分析均匀化处理前后合金微观组织和力学性能的变化。结果表明:均匀化处理后,原始组织中网状分布共晶化合物转化成晶界处不连续分布的块状LPSO相,离散分布的方块状富稀土相溶解。力学性能测试显示,铸态镁合金的抗拉强度为172.9MPa,伸长率为1.8%,经过均匀化处理后合金的力学性能得到提高,在515℃/16h均匀化制度下,合金室温抗拉强度为212.3MPa,伸长率为3.1%;在200℃下抗拉强度为237.2MPa,伸长率为9.7%,性能达到最佳。断口扫描显示,铸态合金是以撕裂棱与解理台阶为主的解理脆性断裂,均匀化处理后的合金中出现小而浅的韧窝,但仍然是以解理台阶为主的准解理断裂,塑性提高有限,长程有序相可成为裂纹的萌生源。     

等径道角挤压制备高力学性能细晶Mg-6Al合金

为了制备高力学性能细晶Mg-6Al合金坯料,采用金相显微镜、材料拉伸实验机等手段对Mg-6Al合金铸坯进行等径道角挤压实验研究.并利用热处理工艺对挤压后材料进行处理,研究热处理工艺参数对材料力学性能的影响规律.结果表明,Mg-6Al合金的铸坯的抗拉强度为196.4MPa,延伸率为12.6%.经过等径道角挤压的Mg-6Al合金坯料的晶粒被大大细化,其晶粒尺寸由铸坯的140μm左右细化到8μm左右.其力学性能有很大提高,抗拉强度由196.4MPa提高到308.2MPa;延伸率由12.6%提高到30.6%.等径道角挤压工艺是一种非常好的制备高力学性能、细晶Mg-6Al合金的工艺方法.固溶和人工时效热处理工艺对等径道角挤压的Mg-6Al合金坯料的强度有较大影响,对延伸率影响较小.     

热挤压AZ91D镁合金边角料组织和性能的研究

采用热挤压工艺直接热挤出AZ91D镁合金边角料,研究挤压温度对挤压成形镁合金组织和性能的影响,并讨论其断裂行为.结果表明:在450℃热挤压时,晶粒尺寸均匀,组织中已不存在原始边角料之间未打碎的结合面,边角料之间结合较好;在350～450℃之间热挤出时,AZ91D镁合金随挤压温度的升高,抗拉强度和延伸率均增加,当挤压温度...     

Mg-9Al-1Mn合金热轧板材组织与性能

研究了经单道次大应变热轧(LSR)和多道次小应变热轧(SSR)两种不同的轧制工艺下3 mm的Mg-9Al-1Mn(AM91)挤压板的组织和性能。通过拉伸试验对两种工艺制备的板材的力学性能进行测定,并利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜以及背散射电子衍射(EBSD)分析等方法对两种工艺制备的板材的微观组织进行观察和分析。研究结果表明:相比于SSR轧制态板材,LSR轧态及退火态的板材组织都得到了细化,织构也都得到了弱化,塑性变形能力得到了明显的改善。经LSR轧态的板材的断裂延伸率(FE)为20.5%,屈服强度(YS)为193 MPa,抗拉强度(UTS)为284 MPa。LSR工艺可显著改善板材的各向异性,SSR板材退火后的各向异性值(IPA)为8.8%,LSR板材退火后的IPA为5.0%。     

连续变通道挤压–剪切工艺对镁合金薄壁管材组织性能的影响

目的 针对高性能镁合金薄壁管材的加工和制备,提出一种新型复合挤压制备工艺,并验证新工艺对于管材性能的影响。方法 通过数值模拟结合实验,建立镁合金管材连续变通道挤压-剪切工艺(CVCES)成形三维有限元模型,分析CVCES成形过程中坯料的等效应力和累积应变;对坯料纵截面沿挤压方向上的不同位置进行微观组织观察,对比分析CVCES成形管材与普通成形管材的金相结果;对成形管材进行强度测试对比。结果 与普通挤压镁合金管材相比,CVCES成形管材晶粒细化效果更明显,抗拉强度约为320 MPa,硬度高出13%左右。结论 CVCES工艺可以有效地细化晶粒,成形管材的平均硬度和抗拉强度明显增大。     

超细晶铜力学和阻尼性能及微观结构研究

在众多阻尼材料中,金属阻尼材料既能满足高阻尼减振降噪性能,又具有较高的强度,是理想的阻尼材料。为了提高商业纯铜的力学性能,分析晶粒细化程度对纯铜力学性能和阻尼性能的影响,在室温下对商业纯铜棒进行12道次B_C路径等通道转角挤压(ECAP)实验。对挤压后样品进行单轴微拉伸试验和高循环拉伸疲劳试验研究其力学性能;通过动态力学分析仪测量材料的阻尼性能;利用光学显微镜、场发射透射电子显微镜和场发射扫描电子显微镜分析了材料的微观结构和疲劳断口形貌。结果表明:等通道转角挤压后的样品晶粒细化,极限强度、屈服强度和阻尼性能均显著提高,但塑性和疲劳强度随之降低。8道次挤压后,晶粒细化效果达到饱和状态。8道次挤压后纯铜的抗拉强度从297.0 MPa增加到410.7 MPa,屈服强度由276 MPa增加到401.2 MPa;4道次和8道次挤压后纯铜的内耗活化能分别为0.65和1.11 eV。断裂伸长率从18.4%降至14.4%;4道次和8道次挤压后纯铜的疲劳强度分别为109和102 MPa,断裂机制从韧性断裂向脆性断裂转变。     

ECAP变形对Mg2Si增强耐热镁合金组织及性能的影响

为了提高镁合金的耐热性能,在Mg-Zn合金中加入Si,形成Mg-Zn-Si镁合金.采用ECAP工艺在变形温度为573 K和挤压路径为Bc条件下对Mg-Zn-Si镁合金进行不同道次的变形.运用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对变形后的Mg-Zn-Si镁合金进行了组织表征,对变形后的合金进行了室温拉伸和高温蠕变等力学性能测试.结果表明:随着挤压道次增加,α-Mg基体、Mg Zn相及Mg2Si相均得到细化且分布趋于均匀.1道次挤压后部分基体α-Mg细化,4道次挤压后α-Mg的尺寸减小为5~10μm,且晶粒大小趋于均匀;2道次挤压后Mg2Si相枝晶在原位置破碎为颗粒状,6、8道次挤压后Mg_2Si相呈弥散分布.4道次挤压后合金的屈服强度和抗拉强度均提高120%,伸长率提高353%;8道次挤压后合金的抗拉强度和伸长率与4道次相比变化不大,但屈服强度进一步提高了19%.随着挤压道次增加,高温抗蠕变性能提高,8道次后高温稳态蠕变速率降低5倍.Mg2Si相细化机理为受剪切而机械碎断.