Mg-9Gd-3Y-0.6Zr-0.05Ag镁合金模锻件微观组织及力学性能不均匀性研究

基于DEFORM-3D数值分析软件,模拟了Mg-9Gd-3Y-0.6Zr-0.05Ag镁合金模锻件的成形过程,并研究了其顶部(T)、中部(M)和底部(B)的微观组织和力学性能。结果表明:模锻成形后,模锻件内部区域的温度和应变沿挤压方向从顶部至底部的分布不均匀,其中,温度呈现逐渐升高的趋势,应变呈现先增大、后减小的趋势。在晶粒尺寸与织构的共同作用下,模锻件底部的屈服强度最高、中部次之、顶部最低。模锻件温度和应变的分布特点导致了其中部具有更加均匀的组织和较弱的织构,从而体现出最优的综合力学性能,即:屈服强度为198 MPa、抗拉强度为312 MPa、伸长率为17.0%。     

建筑用AZ80Ti镁合金液态模锻件组织与性能研究

采用不同的比压对AZ80Ti建筑用新型镁合金进行了液态模锻,并进行了显微组织和力学性能的测试与分析。结果表明:随比压从100 MPa增大至180 MPa,AZ80镁合金液态模锻件强度不断增大,伸长率减小,平均晶粒尺寸减小。与100 MPa比压相比,采用140 MPa比压成形的AZ80Ti镁合金试样的平均晶粒尺寸减小了59.13%,抗拉强度和屈服强度分别增大了42、41 MPa。AZ80Ti镁合金液态模锻的合理比压为140 MPa。     

等温半闭式模锻及时效对AZ80-Ag合金组织及力学性能的影响

应用等温半闭式模锻成形了大尺寸AZ80-Ag悬臂梁,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、维氏硬度仪及力学性能试验机,系统研究了悬臂梁底部显微组织、织构及力学性能,并利用时效提高了悬臂梁强度。结果表明:等温模锻后,悬臂梁底部大部分晶粒为动态再结晶晶粒及少量变形晶粒,晶粒内部及晶界分布着一些球状Mg_(17)Al_(12)动态析出相;悬臂梁底部在纵向和横向的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为301、179MPa,9.2%和354、186 MPa,12.3%;时效后,悬臂梁底部纵向和横向的强度均提高,而伸长率均下降。变形态纵向试样的屈服强度比横向的稍低,是基面织构在两个方向偏转程度不一致所致,而时效后强度的提升及伸长率的下降与层片状的Mg_(17)Al_(12)相析出密切相关。     

成形速度对7050铝合金锻件力学性能和断口形貌的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、室温拉伸试验等研究了成形速度对7050铝合金锻件显微组织、力学性能和断口形貌的影响。结果表明,随成形速度的增加,7050铝合金锻件的晶粒截面形貌逐渐由圆形过渡到细长状,且局部出现粗化。抗拉强度和屈服强度随成形速度增加呈先增加后减小的趋势,伸长率随成形速度的增加逐渐减小;当成形速度为2 mm/s时,抗拉强度、屈服强度分别达到608 MPa和560 MPa,伸长率为12.7%;当成形速度分别为2 mm/s和8 mm/s时,拉伸后试样的断裂形式以穿晶断裂为主,伴随着少量的第二相粗大颗粒和晶间断裂,且随着成形速度的减小,韧窝数量不断增加,韧窝深度也逐渐变深。实际热模锻生产成形速度宜选择2~8 mm/s。     

AZ61镁合金挤锻复合成形技术研究

采用镁合金挤锻复合成形的试验方法,研究了AZ61镁合金微观组织演化与塑性变形机制之间的规律.结果表明,挤压和等温模锻后镁合金均发生了动态再结晶,生成了细小均匀的等轴晶粒,经T5热处理后其屈服强度、抗拉强度、伸长率分别可达249 MPa、305 MPa、15.4%.在此基础上进一步对镁合金的塑性变形机制进行了探讨.     

半固态模锻ZL101铝合金车轮的组织与力学性能

采用低过热度浇注法制备半固态ZL101铝合金圆棒坯料,在200 T立式油压机上模锻成形铝合金车轮,研究了铝合金车轮的组织与力学性能.结果表明:低过热度浇注法制备ZL101铝合金圆棒坯的合理浇注温度为635 ～655 ℃,棒坯组织为细小均匀的等轴和球形α-Al晶粒,棒坯合适的二次加热工艺为600 ℃等温加热60 ～80 min.半固态模锻ZL101铝合金车轮组织由球形α-Al晶粒和α+Si共晶组织组成,经T6热处理后,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为211.9 MPa、318.1MPa和5.9％,表明半固态模锻铝合金车轮具有较高的综合力学性能.     

半固态触变模锻7A04合金的力学性能

采用2000 kN压力机,对半固态7A04合金进行了触变模锻实验.结果表明:半固态触变模锻成形可以获得组织致密、轮廓清晰、充型完整的成形件;半固态触变模锻件的微观组织和力学性能与坯料的制备方法有关,采用SIMA法所获得的成形件的微观组织为晶粒细小、均匀的再结晶组织,因此其组织致密,在拉伸过程中部分晶粒发生塑性变形,断口中多处出现撕裂棱,其力学性能明显好于挤压态坯料;在加热温度为600℃、保温时间为10 min时SIMA坯料模锻件的伸长率和抗拉强度最高,接近于热挤压态棒料的力学性能,优于同等条件下挤压态合金的半固态模锻成形件,其抗拉强度和伸长率分别提高11.8％和78.5％.     

Mg-Al-Zn合金半固态坯的制备及触变成形研究

通过新SIMA法制备Mg-Al-Zn合金半固态坯的触变挤压和触变模锻试验以及借助金相显微镜、拉伸试验机等分析手段对Mg-Al-Zn合金半固态坯的制备及触变成形进行了研究.研究结果表明,新SIMA法中的等径道角挤压能使Mg-Al-Zn合金获得良好的应变诱导效果,即铸坯微观组织被大大细化,平均晶粒尺寸达到20μm,材料力学性能大幅度提高;该坯料在560℃保温20min制备的半固态坯料的固相晶粒细小,球化程度高,组织均匀,平均晶粒尺寸为25μm.通过触变挤压和触变模锻试验证明,新SIMA法制备的Mg-Al-Zn合金半固态坯料所触变成形的零件的力学性能很高.其中触变挤压的卫星角框零件的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为213.1MPa、312.6MPa和15.2%.触变模锻的托弹板零件的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为218.6MPa、320.9MPa和14.8%.     

触变模锻半固态A356铝合金的组织与力学性能

采用低温浇注和晶粒细化复合工艺制备半固态A356铝合金坯料,并在200T立式油压机上对半固态坯料进行触变模锻成形,研究了触变模锻件的组织与力学性能,并与液态模锻件进行了比较。结果表明:触变模锻件内部组织由球形α-Al晶粒和α+Si共晶组织组成,组织均匀致密,经T6热处理后抗拉强度和伸长率分别为317.6MPa和5.8%,比液态模锻件分别提高了13.6%和5.1%,表明触变模锻半固态A356铝合金件具有较好的热处理强化效果和较高的综合力学性能。     

时效处理对AZ81镁合金组织与力学性能的影响

通过对挤压坯预成形AZ81镁合金进行模压成形及随后的时效处理,研究了形变及时效过程中显微组织及力学性能的变化规律.结果表明:时效温度埘AZ81镁合金力学性能及显微组织的影响较大,随时效温度升高至200℃,第二相的析出速度加快,且析出相分布变得均匀,细小析出相呈弥散状态分布于晶界上;随时效时间的延长.β-Mg17Al12析出相逐渐增多,当时效温度为200℃、时效20h时,晶界大多被析出物所掩盖,晶粒内充满大量点针状析出相,合金显微组织的各向异性得以消除,成分较为均匀,进一步提高了模压成形镁合金的力学性能,经400℃模压成形及200℃×20 h的时效处理后,其抗拉强度可达358.5 MPa,屈服强度达到260.7 MPa,伸长率为9.8%.     

冷却速度对微合金化中碳非调质钢组织和性能的影响

通过热处理试验模拟了曲轴用微合金化中碳非调质钢经过小变形量条件的闭式模锻后获得的粗大组织,并进行相应的力学性能测试,研究了冷却速度和微合金元素Ti、Nb对中碳非调质V钢组织和力学性能的影响。结果表明,V-Ti-Nb钢炉冷后的综合力学性能最佳,抗拉强度达到960.6 MPa、屈服强度达到672.1 MPa、断后伸长率达到17.5%、冲击吸收能量达到22.9 J。冷却速度的增加使得V钢的抗拉强度和屈服强度均提高了近120 MPa,由于贝氏体这类硬相的存在,导致塑性下降,但是由于原始奥氏体晶粒尺寸的细化,使得冲击性能没有发生明显变化。Ti和Nb的加入,V-Ti-Nb钢由于珠光体片层间距的细化及(V, Ti, Nb)(C, N)的析出强化,屈服强度提升了76.5 MPa;珠光体片层间距和原始奥氏体晶粒尺寸的细化是V-Ti-Nb钢冲击性能改善的主要原因。     

20Si2Mn2CrNi钢锻后晶粒细化及强韧性提升工艺

研究了Si-Mn-Cr-Ni系低合金高强钢锻件在不同热处理工艺下的显微组织和力学性能。结果表明,试验钢经820℃正火后,锻件组织细化效果较好且分布均匀,再经920℃淬火和280℃低温回火后,其硬度为43.9 HRC,冲击吸收能量KV₂为82.6 J,抗拉强度为1513.35 MPa,屈服强度为1221.92 MPa,伸长率为14.65%,此时组织为回火板条马氏体且晶粒尺寸细小,晶粒度为8.3级,达到最佳的强韧性匹配,试验钢的综合力学性能最优。     

Nd对挤压铸造镁合金组织和力学性能的影响

镁合金经Ca合金化处理和稀土Nd变质处理后,在100MPa压力下挤压铸造成形,研究了Nd对Mg-8Al-1.0Ca合金组织和性能的影响。经XRD扫描及EDS能谱分析发现,通过挤压铸造,使得镁合金晶粒细化,有利于位错形成,析出相变得均匀细小,力学性能明显改善;当Nd添加量为0.4%时,镁抗拉强度达到230MPa,屈服强度为121MPa,伸长率为4.8%,合金性能达到最佳,较未变质时分别提高了28%、61%和78%。     

双级时效对液态模锻6061铝合金性能的影响

利用加热炉、硬度计、拉伸试验机等设备研究了液态模锻6061铝合金在单级时效、双级时效等不同时效制度下的力学性能。结果表明：同单级时效相比,双级时效处理对合金的硬度影响不大。双级时效条件下,预时效和终时效温度顺序对液态模锻6061铝合金合金的抗拉强度影响不大,主要影响合金的屈服强度和伸长率;终时效温度越高合金屈服强度越高,强化速率越快,伸长率下降也越大。 液态模锻6061 铝合金在560 ℃固溶5 h后经200 ℃预时效1 h,185 ℃终时效3.5 h 时具有较好的力学性能,抗拉强度达到362.2 MPa,屈服强度达到311.5 MPa,伸长率为12.1%。     

TC4钛合金薄壁高筋构件近等温锻造技术研究

研究了TC4钛合金薄壁高筋构件的近等温模锻工艺,合理设计了锻件的尺寸与模具结构,同时利用有限元模拟软件Deform3D对闭式模锻与开式模锻下的预制坯锻造方案以及不同长度的圆棒锻造方案下锻件的成形过程进行了有限元模拟分析,从而对锻造工艺参数进行合理选取。基于近等温锻造工艺,通过多火次、增量变形的方法成形出了质量良好的TC4钛合金精密模锻件。微观组织分析表明,锻件各区域的微观组织均为既存在等轴初生α相,又存在片状β相的双态组织,且晶粒大小比较均匀。相对于原始坯料,经过近等温锻造的锻件的断裂伸长率略微下降,屈服强度变化不大,而抗拉强度与弹性模量比坯料略微上升,力学性能良好。     

冷轧和退火处理对C-276镍合金管材组织与力学性能的影响

对C-276镍合金管材进行冷轧,并进行了不同温度的退火处理,研究了冷轧加工和退火处理对镍合金管材显微组织和力学性能的影响。结果表明:管材经50%变形量冷轧加工后,晶粒破碎,显微组织沿轧制方向呈现纤维状,抗拉强度1210 MPa,屈服强度1000 MPa,伸长率22%;1000℃退火时,显微组织处于回复阶段,仍为拉长的纤维状,抗拉强度为1160 MPa,屈服强度815 MPa,伸长率26%;1050℃退火时,轧制流线消失,部分组织发生再结晶,抗拉强度1050 MPa,屈服强度750 MPa,伸长率32%;1100℃退火时,显微组织发生完全再结晶,抗拉强度868 MPa,屈服强度397 MPa,伸长率53%,强度大幅下降,伸长率大幅上升;1150℃退火时,晶粒与1100℃退火相比没有明显变化,力学性能稳定,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为838 MPa、379 MPa和54.5%。     

挤压态喷射成形8009耐热铝合金组织性能的研究

采用喷射成形和挤压工艺制备了8009耐热铝合金,通过金相显微镜、扫描电镜和力学性能测试等试验,对挤压件的组织和性能进行了分析。结果表明:挤压态合金在室温下的抗拉强度达到415MPa,屈服强度达到345MPa,伸长率达到22.5%;在250℃时,合金抗拉强度为221MPa,屈服强度为208MPa,伸长率为13.33%。挤压态8009合金经400℃暴露24h后对合金的中温力学性能没有影响。     

强变形工艺对2519A铝合金组织与性能的影响

通过硬度测试、拉伸性能测试、透射电镜观察等分析手段研究了不同强变形工艺下2519A铝合金的力学性能与微观组织。结果表明,经50%的冷轧变形和165 ℃人工时效后,2519A合金的力学性能明显提高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为522 MPa、468 MPa和8.5%。而在冷变形前添加165 ℃×2 h预时效处理,合金的力学性能进一步提高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到535 MPa、497 MPa和8%。预时效处理可以提高合金中θ′相的密度,使析出相分布更加均匀,有助于提高合金的力学性能。     

选区激光熔化铝合金的组织和性能各向异性研究

基于Al-4.8Mn-1.7Mg-0.75Sc-0.75Zr铝合金,研究了各向异性对合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,选区激光熔化制备出无裂纹致密合金样品,纵截面显微组织有典型熔池结构,由细等轴晶粒和长柱状晶组成,横截面显微组织有条带状结构,由细等轴晶组成。经时效处理后,横向试样屈服强度、抗拉强度和伸长率分别是512 MPa、540 MPa和15%,而纵向试样的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别是502 MPa、536 MPa和12%,力学性能各向异性不显著。     

熔体温度对汽车用2024铝合金显微组织及性能的影响

研究了熔体温度对2024铝合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,升高熔体温度能显著降低合金的晶粒尺寸,改变晶体形态,提高显微硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率。当熔体温度为810℃时,熔体中晶粒主要是均匀的球状,其显微硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率均取得最大值,分别为118.3 HV、267 MPa、203 MPa、6.1%。