Ca含量对Mg-Zn-Gd-Ca系合金轧制板材组织与性能的影响

研究Ca含量(0.1%,0.5%(质量分数))对Mg-1.5Zn-0.3Gd-Ca合金铸态组织、轧制板材组织、织构与力学性能的影响,以期通过改善合金组织和织构发展高塑性镁合金板材。结果表明:Mg-1.5Zn-0.3Gd-0.1Ca铸态合金含有细小均匀的第二相,Mg-1.5Zn-0.3Gd-0.5Ca合金中则存在大块状第二相;二者的轧制板材均呈现非基面织构;轧制板材经过退火处理后发生完全再结晶,板材的塑性可大幅度提高,Mg-1.5Zn-0.3Gd-0.1Ca合金经300℃退火后,沿横向和轧制方向的伸长率分别可达34.9%和34.1%,且轧制板材沿横向和轧向屈服强度的差异性减小。     

微量Ce和Ca对AZ31组织演变及成形性能的影响

研究微量(0.2%,质量分数)Ce和Ca对AZ31合金组织演变和成形性能的影响,期望通过改善组织和织构开发低成本高成形性能的镁合金。结果表明:Ce和Ca可以使挤压态AZ31板材再结晶晶粒更加均匀细小;Ce和Ca可以弱化轧制退火态板材的基面织构,Ca会使AZ31板材的基面织构基极向横向发散,同时,Ce和Ca还能使AZ31板材的r值和各向异性降低;Ce和Ca可以大幅提高AZ31合金板材的室温成形性能,Mg-3Al-1Zn-0.2Ce-0.2Ca合金薄板的基面织构强度为3.2,r值为1.05,Δr值为0.04,其Erichsen值达到6.0 mm。织构的改善主要是由于合金元素引起的滑移系的改变,板材各向异性的降低与其织构的改善密切相关,室温成形性能的提高可以归因于织构的改善、较小的r值和较大的n值。     

不同终轧压下量下AZ31镁合金板材的微观组织与力学性能研究

研究了高温轧制、不同压下量(10%～20%)下AZ31镁合金板材的微观组织、织构、力学性能与室温成形性能演变。结果表明,对于轧制态板材而言,不同压下量的板材中孪生仍然是主要变形模式,这主要是由终轧道次压下量相对较小,不足以引起动态再结晶但足以引起孪生导致。与终轧压下量10%的板材相比,20%的轧制板材表现出较大的晶粒尺寸和较弱的基面织构强度。退火后,板材表现出基轴向RD方向偏转±9.6°～±12°的双峰织构特征。与轧制态相比,退火态的基面织构显著弱化,这主要是由于板材在退火过程中的静态再结晶作用。随着终轧压下量由10%增加至20%,退火板材的基面织构显著减弱,使其r值降低、n值增大,从而引起板材室温杯突值由4.3 mm提高为6.3 mm。     

脉冲电流轧制对AZ31镁合金微观组织与力学性能的影响

对比研究脉冲电流轧制工艺与温轧工艺对AZ31镁合金板材的力学性能、织构、微观组织与沉淀相等方面的影响。结果表明：脉冲电流具有促进冷轧AZ31镁合金低温再结晶能力的作用。脉冲电流轧制后的镁合金板材组织由细小的等轴再结晶粒与析出相构成,没有发现孪晶组织,并且完全再结晶,原始晶粒均被细小的再结晶晶粒取代,再结晶晶粒内的位错密度低。而温轧镁合金组织则由稍拉长变形孪晶、粗大的再结晶晶粒和析出相构成,再结晶的晶粒内位错密度高。两种轧制方式下的镁合金析出相均为Mg17Al12。脉冲电流轧制后镁合金的织构具有典型基面织构的特征,而脉冲电流轧制镁合金的织构则出现横向偏转;脉冲电流轧制后镁合金的屈服强度与伸长率均比温轧镁合金的大,但抗拉强度正好相反。     

合金化对Mg-Al-Cu系镁合金挤压板显微组织和时效硬化的影响

采用合金化方法开发了系列Mg-Al-Cu系镁合金,并采用热挤压方式制备了4 mm厚镁合金挤压板材,通过组织观察、时效处理和显微硬度测试,研究了Ca、Mn、Zn等元素添加及Al含量变化对Mg-Al-Cu系镁合金形变组织和时效硬化的影响。结果表明:添加0. 1%的Ca元素有利于Mg-Al-Cu合金动态再结晶的发生并有效细化晶粒,挤压板和时效处理板材的显微硬度均高于无Ca添加镁合金;随着Al含量由1. 0%增加至2. 0%,挤压板再结晶晶粒尺寸逐渐减小、硬度增加,并表现出一定的时效硬化效果;与添加0. 3%Zn元素相比,添加0. 3%Mn元素更有利于再结晶晶粒细化和硬度提升,但添加0. 3%Zn挤压板的再结晶分数较大,且时效硬化效果更为明显。     

退火工艺对高温叠轧AZ31镁合金板材组织与性能的影响

将高温叠轧变形和退火再结晶相结合,尝试共同调控AZ31镁合金板材的组织与织构。在300℃下对高温叠轧AZ31镁合金板材进行不同时间的退火处理,并研究了退火对高温叠轧板材组织、晶粒取向和力学性能的影响。结果表明:随退火时间的增加,界面结合质量逐渐提高,当退火时间为30 min时,部分区域出现冶金现象;显微硬度随退火时间的增加而降低;延长退火时间,高温叠轧板材非基面取向晶粒比重显著增加,同时,高温叠轧历史累积应变量、后续退火两者共同作用促使AZ31镁合金板材基面织构显著弱化。     

钙对Mg-4Zn合金组织，织构及力学性能的影响

本文研究了钙对Mg-4Zn合金组织,织构及力学性能的影响。铸态Mg-4Zn合金包含α-Mg相和MgZn相,Ca的加入还生成了Ca2Mg6Zn3三元相。结果表明,Ca显著细化挤压板材的晶粒尺寸,弱化板材织构。沿着板材横向,Mg-4Zn-0.3Ca合金的屈服强度为163MPa,最终抗拉强度达到260MPa。并且,加钙后的合金延伸率从Mg-4Zn合金的19%提高到24%。本文分析了合金的再结晶机制,织构演变机理和强韧化机制,另外,合金力学性能与各向异性也得到了分析。     

工艺参数对连续流变轧制成形Mg-3Sn-1Mn合金板材组织和力学性能的影响

开发了Mg-3Sn-1Mn合金板材倾斜板连续流变轧制成形工艺,并研究工艺参数对合金板材微观组织和力学性能的影响.结果表明:随着轧辊转速的增加,板材的初生晶粒平均直径增大;随着倾斜板振动频率增加,板材的初生晶粒平均直径先减小后增大,板材的抗拉强度和伸长率先增加后降低.随着浇注温度的升高,板材的初生晶粒平均直径逐渐增大,板材的抗拉强度和伸长率逐渐降低.当浇注温度为670℃、轧辊转速为52mm/s、倾斜板振动频率为60 Hz时,制备了组织性能较好的Mg-3 Sn-1Mn合金板材,其力学性能优于添加0.87％Ce(质量分数)的Mg-3Sn-1Mn合金热轧板材的力学性能.     

Ca添加及变形条件对Mg-Zn合金组织与织构的影响

利用背散射电子衍射技术分析了Z1(Mg-1.0Zn(质量分数,%))和ZX115(Mg-1.0Zn-1.5Ca(质量分数,%))镁合金热压缩变形后的显微组织、织构特征及再结晶晶粒的Schmid因子。结果表明:Ca的添加可以有效地细化动态再结晶晶粒,固溶至基体的Ca降低镁晶格轴比值,而未完全固溶的富Ca相在变形过程中破碎成粒子后促进了再结晶形核,这些因素均有利于弱化合金形变织构。随着变形温度的升高或应变速率的降低,织构强度随之增加。再结晶晶粒的Schmid因子对变形温度的变化较对应变速率的变化更为敏感。     

不同冷轧路径下ZX21镁合金板材织构及力学性能调控机理

研究轧制路径对ZX21镁合金板材织构分布和屈服各向异性的影响。结果表明:单向轧制板材形变织构为双峰基面织构,退火后呈现出垂直于冷轧方向分布的非基面双峰的织构特征。再结晶织构的分布与晶粒的定向形核和选择性长大有关,多向轧制可弱化晶粒取向分布的方向性,其晶粒尺寸相比单向轧制有所减小,退火后形成均匀分布的圈状织构,大幅降低沿轧面各个方向拉伸时基面滑移的施密特因子差异,改善板面内的力学性能各向异性,提高板材的成型性。     

不同轧制工艺对AZ31镁合金薄板室温成形性能的影响

采用常规轧制(NR)、异步轧制(DSR)和交叉轧制(CR)3种不同工艺来获得AZ31镁合金板材并进行室温成形性能的研究。结果表明:AZ31镁合金板材的综合力学性能不仅与晶粒尺寸有关,还与晶粒取向有关。基面织构的减弱可明显提高板材的胀形性能。异步轧制明显降低板材基面织构强度,使板材室温冲压性能得到提高。交叉轧制使晶粒显著细化,基面织构增强,提高了板材的力学性能,却降低其冲压成形性能;同时交叉轧制可以减弱板材各向异性。研究结果为改善镁合金室温塑性与成形性能提供了理论依据和新思路。     

织构对基于Mg-3Al-1Zn合金的镁空气电池性能的影响

在本论文中,商用AZ31镁合金板材被用为实验材料。为了研究织构对镁空气电池性能的影响,分别制备了基于板材轧面和截面的镁空气电池。与已经报道过的关于织构对镁合金电化学性能的影响的研究不同,本文所用实验材料的表面粗糙度与实际应用中镁合金板材的表面粗糙度相似。通过电化学阻抗谱研究了试样的电化学性能,结果表明轧面比截面更耐腐蚀。通过恒流放电测试研究了电池的放电性能,结果表明基于截面阳极的镁空气电池和基于轧面阳极的镁空气电池相比具有更高的阳极效率（两种电池的阳极效率分别为71.3%和65.7%）。放电24小时之后,通过扫描电子显微镜研究了镁合金阳极基体的表面形貌。轧面阳极显示出一个具有更多孔洞和沟壑的阳极表面,这可能是导致它具有低阳极利用率的原因。因此,被(10-10)、 (11-20) 和(10-11)取向晶粒所主导的轧面阳极更合适于被运用于镁空气电池。     

不同叠轧工艺对AZ31B镁合金超薄板材组织及轧制成形能力的影响

试验研究了不同叠轧工艺对AZ31B镁合金板材微观组织及轧制成形能力的影响。研究结果表明,采用厚板夹薄板的叠轧工艺可成功制备出厚度为0.05 mm的AZ31镁合金超薄板材,且表面质量良好,无边裂现象,平均晶粒尺寸约5μm。这种叠轧工艺可以有效细化合金板材组织,显著改善AZ31镁合金超薄板的轧制成形能力。     

轧制路径对非对称压下量轧制AZ31镁合金显微组织和性能的影响（英文）

对AZ31镁合金进行4种不同路径的非对称压下量轧制,研究其对材料显微组织演化和力学性能的影响。路径A为连续轧制,路径B和C在轧制时轧板分别沿轧向和法向旋转180°,路径D为单向轧制。采用有限元法分析轧板的应变状态,并通过金相显微镜、X射线衍射和电子背散射衍射技术观察分析板材的显微组织和织构特征,另外利用拉伸试验测试材料的力学性能。结果表明,路径D轧制时所产生的等效应变值最大;与其他试样相比,试样D的组织较均匀,由细小的晶粒组成,且其基面织构较弱并发生了一定倾转;因此,试样D表现出较优异的力学性能,这表明路径D能够有效地提高AZ31板材的强度和塑性。     

等通道转角挤压对生物Mg-Zn-Ca合金显微组织与腐蚀行为的影响

旨在探讨等通道转角挤压(equal-channel-angular-pressed,ECAP)对生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金的显微组织以及腐蚀行为的影响。对铸态Mg-3Zn-0.2Ca合金进行了1,2,4道次的剪切挤压变形。采用光学显微组织观察、X射线反射法、电化学等手段研究了挤压道次对镁合金显微组织、织构以及腐蚀行为的影响,也特别关注了ECAP对试样的不同截面方向的显微组织演变以及模拟体液(simulatedbodyfluid,SBF)电化学腐蚀行为的影响。结果表明:ECAP变形后铸态Mg-3Zn-0.2Ca镁合金晶粒逐渐细化,变形后镁合金呈现出与挤压方向呈一定角度的002面剪切织构;随着挤压道次增加,合金的耐蚀性先增加后降低。等通道转角挤压对合金耐蚀性的影响是晶粒尺寸、晶体缺陷和织构变化的综合效果;ECAP变形后合金不同截面方向呈现不同的耐蚀性,垂直于挤压方向截面的耐蚀性优于另2个方向截面的耐蚀性。     

显微组织和织构对AZ31B镁合金成形性能的影响(英文)

通过单向多道次弯曲(RUB)工艺及随后的退火处理来改变镁合金的显微组织和织构,研究显微组织和织构对其成形性能的影响。RUB工艺和不同温度下的退火处理对显微组织有两方面的影响:粗化晶粒和削弱织构。经RUB处理并在300°C退火的板材表现出最好的成形性能。这主要归因于(0002)基面织构强度的削弱,而织构的削弱导致了较低的屈服强度、较大的断裂伸长率、较小的Lankford值(r值)和较大的加工硬化指数(n值)。与原始板材相比,经RUB处理并在400°C退火而产生的具有粗大晶粒的板材具有较低的拉伸性能,但却表现出较高的成形性能。这主要是由于粗大晶粒增强了变形孪晶,而变形孪晶可以协调厚向应变。     

织构对基于Mg-3Al-1Zn合金的镁空气电池性能的影响（英文）

为了研究织构对镁空气电池性能的影响,以商用AZ31镁合金板材为实验材料,分别制备了基于板材轧面和截面的镁空气电池。所用实验材料的表面粗糙度与实际应用中镁合金板材的表面粗糙度相似。通过电化学阻抗谱研究了试样的电化学性能,结果表明截面比轧面更耐腐蚀。通过恒流放电测试研究了电池的放电性能,结果表明基于截面阳极的镁空气电池和基于轧面阳极的镁空气电池相比具有更高的阳极效率(2种电池的阳极效率分别为71.3%和65.7%)。放电24 h之后,通过扫描电子显微镜研究了镁合金阳极基体的表面形貌。轧面阳极显示出一个具有更多孔洞和沟壑的阳极表面,这可能是导致它具有低阳极利用率的原因。因此,被(1010)、(1120)和(1011)取向晶粒所主导的截面阳极更适合运用于镁空气电池。     

终轧工艺对AM50镁合金轧板力学性能和织构特征的影响

采用不同的轧辊温度和速率制备AM50镁合金轧板,研究终轧工艺对镁板力学性能和织构特征的影响。研究表明：在轧辊温度为200°C和轧辊速率为5 m/min条件下制备的镁板的强度（极限抗拉强度：295 MPa;屈服强度：224 MPa）和伸长率（22.9%）之间达到较优组合;在热轧过程中,轧板的屈服强度主要取决于轧制温度,而织构强度则对轧辊速率更为敏感;提高轧制温度或轧辊速率均可改善AM50镁合金板材力学性能的各性异性。     

小应变终轧时终轧温度对AZ31镁合金板材组织与性能的影响

研究了小应变(5%)终轧条件下终轧温度(350、450、550℃)对AZ31镁合金板材微观组织、晶粒取向、力学性能及成形性能的影响。结果表明:小应变轧制条件下,随着终轧温度的升高,板材的晶粒尺寸显著增加、基面晶粒取向略有减弱,导致板材室温埃里克森值从3.7 mm提高到4.6 mm(增幅为24%)。因此,对晶粒尺寸而言,基面晶粒取向对镁合金板材室温成形性能的影响更为显著。     

控制初始织构提高AZ31镁合金板材冷轧单道次变形量（英文）

利用多道次降温热轧工艺得到的AZ31镁合金板材用于后续的一道次冷轧实验,单道次冷轧极限提高到41%。在多道次降温热轧工艺中,采用大的道次变形量进行轧制得到的终轧板材的织构强度较弱,得到的织构强度仅为一般AZ31轧制板材的1/3~1/2。研究表明,即使得到的板材的晶粒尺寸较为粗大,但是弱的织构仍有利于冷轧成形性的提高。对AZ31镁合金板材织构形成的变形机理进行了详细分析。