添加Al-5Ti-B和Al-2Zr-Er对铸态铝锌镁合金力学性能的影响

铝锌镁合金以其优异的力学性能广泛应用于航空、航天、交通运输等工业领域,而铝合金的细化一直是铝加工行业的研究重点.为细化晶粒并提高其力学性能,本文将传统细化剂Al-Ti-B与RE复合添加到铝锌镁合金中,借助于XRD、光学显微镜、扫描电镜、拉伸实验等测试方法研究了不同细化剂对Al7Zn2.4Mg合金组织及其力学性能的影响.试验结果表明,合金中加入Al-5Ti-B和Al-Zr-Er后细化效果明显,单独添加Al-Ti-B的细化效果最好,但仍有少部分的晶粒保留的树枝晶形态.随着Al-Ti-B和Al-Zr-Er添加量的增多,合金的晶粒发生明显变化,塑性也随之增加,其中,添加0.4wt.%Al-5Ti-B细化剂对合金的塑性影响最大,而抗拉强度呈先增大后减小的趋势,复合添加0.2wt.%Al-2Zr-Er和0.2wt.%Al-5Ti-B细化剂的合金晶粒圆整且未出现树枝晶,晶界析出物最少平均抗拉强度最高.Al-Ti-B和Al-Zr-Er均可细化铸态铝锌镁合金的晶粒,同时添加两种细化剂更有利于提高合金的综合力学性能.     

Si对AZ91D镁合金显微组织与力学性能的影响

利用光学金相显微镜OM和XRD分析了加入微量Si的AZ91D合金显微组织和相组成,测试了合金室温拉伸力学性能和硬度,利用SEM分析了合金拉伸断口形貌.结果表明,加入一定量Si后AZ91D合金组织中形成汉字状Mg2Si相,富集于固液界面前沿,阻碍α-Mg基体的自由长大,从而细化合金铸态组织;汉字状Mg2Si相的存在导致合金力学性能的降低;AZ91D合金室温拉伸断口是以解理断裂为主的脆性断裂,加入Si后,断裂常发生于α-Mg基体和汉字状Mg2Si相间的界面处.     

挤压对AZ91铸造镁合金力学性能的影响

对挤压变形前后的AZ91镁合金进行了微观组织和力学性能研究.结果表明:挤压成形后合金的抗拉强度和塑性均得到提高;孪晶的产生,导致挤压合金室温压缩的应力-应变曲线上有屈服平台出现;晶粒尺寸强烈影响合金的强度.室温时,挤压合金的流变强度较铸态的高,而高温压缩的强度则较铸态的低.     

稀土元素对AZ61镁合金铸态显微组织及结构的影响

运用金相显微镜、电子探针和X-ray等手段分析了AZ61合金添加稀土元素Ce后铸态显微结构的变化。结果表明，Ce的加入细化了β相和晶粒，并减少了β相的量。Ce在AZ61合金中以呈块状和杆状Al4Ce化合物的形式存在，这两种化合物熔点极高，几乎不溶于基体，有极少部分偏聚在晶界上。固溶处理后，AZ61合金中的β（Mg12Al17)相几乎全部溶入基体；而加入稀土Ce后，AZ61合金中的Al4Ce化合物几乎很少溶入基体。Ce的加入能够提高AZ61合金基体相的显微硬度，但幅度不大；而将其固溶处理后，Ce的显著提高了AZ61合金的显微硬度。     

稀土Y和Sm对AZ91 D镁合金组织与性能的影响

采用控制变量法研究单一稀土Y和复合稀土Y,Sm元素对AZ91D镁合金微观组织与力学性能的影响,分析稀土元素对AZ91D合金的细化机理。结果表明：复合添加稀土Y和Sm对AZ91D合金的作用效果明显好于单一添加稀土Y对AZ91D合金的作用效果,添加Y和Sm后,生成了块状相Al₂Y相和针状相Al₂Sm相,可以作为α-Mg的有效异质形核点。当加入量为0.8%（质量分数,下同）Y+1.0% Sm时,α-Mg晶粒尺寸最为细小,分布最为均匀,其合金的硬度、抗拉强度及伸长率分别为67.42HV,153.37 MPa和3.62%,改善了铸态AZ91D合金的室温力学性能,但是超过这个最佳添加量后,合金的室温力学性能开始下降。     

轧制变形程度对AZ31镁合金板材组织与性能的影响

目的研究轧制变形程度对AZ31镁合金板材组织和性能的影响。方法主要设计了轧制变形程度分别为51%,63%,72%的3组轧制工艺并进行实验,然后观察不同轧制变形程度下板材退火后的微观组织及力学性能。结果当轧制变形程度72%时,晶粒最细,抗拉强度和断裂延伸率最高。结论随着轧制变形程度的增加,镁合金板材晶粒逐渐细化,而抗拉强度和断裂延伸率随着轧制变形程度的增加而提高。     

热轧工艺对AZ31镁合金组织和性能的影响

目的研究大变形量热轧、累积叠轧和普通热轧3种不同加工工艺及后续热处理对AZ31镁合金的组织及室温力学性能的影响。方法将均匀化处理后的AZ31原始样品采用大变形热轧、累积叠轧和普通热轧3种不同加工工艺制备成板材,并进行了后续热处理。利用EBSD技术和力学性能测试,解释了其组织和性能的关系。结果剧烈塑性变形工艺及适宜的热处理工艺,可使AZ31镁合金保持高强度的同时还可兼顾优良的室温延伸率。大变形量热轧工艺制备的AZ31镁合金板材的细晶组织及室温拉伸性能,可与累积叠轧等传统剧烈塑性变形工艺相媲美,屈服强度达到289 MPa,延伸率为7%。结论与普通热轧工艺制得的AZ31镁合金板材相比,大变形量热轧工艺及累积叠轧工艺制得的板材具有更高的强度和塑性。剧烈塑性变形镁合金在低温退火后获得的混晶组织,具有优良的综合力学性能,强度比形变态样品略低,而塑性与完全退火样品相同甚至更好。     

稀土元素铈对AZ61镁合金铸态显微组织及结构的影响

运用金相显微镜、电子探针和X ray等手段分析了AZ61合金添加稀土元素Ce后铸态显微结构的变化。结果表明 ,Ce的加入细化了 β相和晶粒 ,并减少了 β相的量。Ce在AZ61合金中以呈块状和杆状Al4 Ce化合物的形式存在 ,这两种化合物熔点极高 ,几乎不溶于基体 ,有极少部分偏聚在晶界上。固溶处理后 ,AZ61合金中的 β (Mg12Al17)相几乎全部溶入基体 ;而加入稀土Ce后 ,AZ61合金中的Al4 Ce化合物几乎很少溶入基体。Ce的加入能够提高AZ61合金基体相的显微硬度 ,但幅度不大 ;而将其固溶处理后 ,Ce显著提高了AZ61合金的显微硬度。     

室温多向压缩道次变形量对AZ80镁合金力学性能影响

目的 探明室温塑性变形对AZ80塑性、硬度及最大应力等力学性能的影响规律,为其成形工艺参数制定提供依据。方法 对挤压态AZ80镁合金均匀化处理后,在室温下控制道次变形量(0.05、0.075、0.1)及累积应变进行多向多道次压缩变形;利用力学试验机和维氏硬度计分析道次变形量与累积应变对其力学性能的影响。结果 在室温下,当AZ80镁合金单向压缩的真应变达到0.124时会发生开裂,通过小应变多向多道次压缩可以将累积应变至少提高至3.6以上。在道次变形量为0.05、0.075和0.1时,累积应变分别可达到7.5、6和3.7;在累积应变为3.6时,随着道次变形量的增加试样硬度(HV)分别达到94、110和121,较未变形试样硬度(70HV)分别提升了33%、57%和73%。结论 AZ80镁合金通过室温多向多道次压缩有利于改善材料塑性,提高力学性能。其塑性随着道次变形量的减小而提高,硬度和最大应力随道次变形量和累积应变的增加而升高,且道次变形量比累积应变对硬度和最大应力的影响更大。     

AZ91铸态镁合金中Mn含量对其微观组织及耐蚀性能的影响

目前,关于Mn对AZ91铸态镁合金耐蚀性能影响的研究并不充分,尤其是腐蚀机制方面仍不清楚。采用静态失重、电化学及盐雾腐蚀法研究了Mn含量对AZ91铸态镁合金微观组织及耐腐蚀性能的影响。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察AZ91铸态镁合金的微观组织和腐蚀形貌,采用能谱(EDS)仪、X射线衍射仪(XRD)分析了其物相组成。结果表明:AZ91铸态镁合金中的Mn主要以颗粒状的低电化学活性物质Al2Mn形式存在,阻碍了其腐蚀过程的进行;Mn能使AZ91铸态镁合金中的有效腐蚀相β-Mg17Al12减少,分布更弥散,从而使合金的腐蚀电位升高,腐蚀电流降低,腐蚀速率降低,耐腐蚀性能增强;含0.8%Mn的铸态镁合金的耐腐蚀性能最好。     

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。     

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。     

等径角挤压对AZ31镁合金组织及力学性能的影响

研究了电磁连铸AZ31镁合金沿A路径经常规等径角挤压(ECAE)和两步ECAE变形后的微观组织与力学性能.结果表明:与预挤压态相比,常规ECAE态合金随着挤压道次的增加,晶粒不断细化,伸长率不断提高,但屈服强度与抗拉强度逐渐降低;两步ECAE可以使晶粒进一步细化,伸长率、屈服强度与抗拉强度均提高.伸长率、屈服强度与抗拉...     

通过预涂覆SiC优化AZ31B镁合金DE-GMAW焊缝的显微组织及提升力学性能

研究了碳化硅(SiC)颗粒涂覆量对2mm厚AZ31B镁合金双电极气体保护焊DE-GMAW焊缝的宏观形貌、显微组织和力学性能的影响。利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析技术(XRD)对接头的显微组织、相及相的成分进行分析。同时采用维氏硬度试验计和万能试验机对焊接接头的显微硬度和抗拉强度分别进行测量。结果表明,随着SiC涂覆量的增加,焊接接头熔深和深宽比先增大后减小。XRD测试结果显示,SiC的添加并不改变焊缝中相的组成,焊缝由α-Mg和β-Mg_(17)Al_(12)组成。SiC可以细化α-Mg晶粒,打断焊缝中β-Mg_(17)Al_(12)相,起到弥散强化的效果。但SiC涂覆量达到一定值后,随着SiC涂覆量的继续增加,α-Mg晶粒粗化,β-Mg_(17)Al_(12)相的弥散强化作用不再增加。焊接接头的显微硬度和抗拉强度随着SiC涂覆量的增加先增大后减小。     

AZ31B镁合金挤压板材力学性能的各向异性

在AZ31B镁合金板材的板面内沿不同方向进行单向拉伸和压缩试验,研究挤压板材的力学性能。结果表明,变形AZ31B镁合金板材具有显著的各向异性和拉压非对称性。在板面内,沿挤压方向拉伸时的屈服应力明显地比沿同方向压缩和沿其他方向拉伸或压缩时的高(约2倍);沿45°斜向拉伸的屈服应力和抗拉强度较低,而延伸率最高;这种非对称性主要表现为屈服非对称和塑性流动非对称,即拉压的屈服应力不相等和拉压应力-应变曲线形状不同,压缩曲线表现出特殊的"S"型。基于晶体塑性理论,讨论了引起变形镁合金的各向异性和拉压非对称性力学性能的变形机理。     

铸态Mg-4Al-4Si-0.75Sb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-4Si-0.75Sb(AS44-0.75Sb)(质量分数/%,下同)镁合金,研究铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS44-0.75Sb合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg2Si相和Mg3Sb2相组成;加入0.75Sb后形成高熔点的Mg3Sb2相,显著改善了Mg2Si相的形貌,使粗大的骨骼状Mg2Si转变为相对细小的汉字状Mg2Si。铸态合金的硬度HV为65.9,屈服强度为136.4MPa,抗拉强度为172.3MPa,伸长率为3.3%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

AZ31 镁合金轧制-剪切-弯曲变形工艺数值模拟研究

目的研究温度和道次压下量的变化对AZ31镁合金轧制-剪切-弯曲变形工艺的影响规律。方法对AZ31镁合金轧制-剪切-弯曲变形过程进行数值模拟,探究变形过程中应力、应变分布规律。结果压下量越大,模具转角处累积的等效应变值越大;随着温度的升高,模具转角处等效应力逐渐减小,等效应变逐渐增大。结论试样在模具转角处发生了剧烈的塑性变形,研究结果为板材的制备提供了依据。     

ZM5镁合金TIG焊接接头组织与力学性能

采用TIG焊对ZM5镁合金进行焊接,利用光学显微镜、显微硬度仪和拉伸试验机对ZM5镁合金接头的组织特征和力学性能进行研究。结果表明:ZM5合金TIG焊接接头是由热影响区、部分重熔区和焊缝组成。热影响区组织是由初生α-Mg相基体和主要分布在晶界上的α-Mg+β-Mg17Al12共晶相组成;部分重熔区中共晶相不仅大量析出在晶界上,在晶内也呈现出较均匀的弥散析出,而且其β-Mg17Al12相出现显著长大;焊缝组织则是典型的树枝晶形貌,枝晶为初生α-Mg相,枝晶间是α+β共晶相。组织形貌的差异导致接头各区域有着不同的显微硬度,也使得接头的抗拉强度和塑性都低于母材。     

铸态ZK60 镁合金往复挤压的组织与性能

目的探索工艺参数对微观组织和力学性能的影响。方法材料选用铸态ZK60合金,通过试验研究挤压比、往复挤压道次对镁合金微观组织演变的影响,分析挤压比对T6处理的材料力学性能的影响。结果在一定范围内增大挤压比和增加往复挤压道次均有助于组织细化。在350℃、挤压比为8时,经过8道次往复挤压变形可以细化晶粒到3μm左右。晶粒尺寸达到5μm以下,增加往复道次使晶粒细化的效果不明显,但有利于晶粒的均匀化。在往复挤压温度350℃,挤压比8,往复道次8的条件下,经过T6处理的试样具有良好的综合力学性能,伸长率达到22.1%,抗拉强度为308.6 MPa。结论 ZK60镁合金在往复挤压和动态再结晶过程中,晶粒的细化与往复挤压道次和挤压比有关。若挤压比较小,尽管往复道次较大,但是晶粒细化的效果不明显;合理的匹配挤压比与往复道次,能获得细小、均匀的组织。