热挤压态ZK60镁合金动态力学行为研究

通过Hopkinson压杆冲击试验,对高应变率下热挤压态高强度ZK60镁合金的动态力学行为进行了研究。得出的主要结论如下:挤压态ZK60合金的动态流变应力与应变率成比例,断裂强度随应变率升高而升高。在大的应变率下,ZK60合金试样的动态真应力—真应变曲线存在明显的屈服点和屈服平台。随着冲击应变率增大,断裂应变增大,容易产生细化的孪晶组织。     

汽车用Mg-Al-Sn合金的室温变形行为

以热轧Mg-Al-Sn合金板材为研究对象,对轧制试样进行250~450 ℃的退火,研究了晶粒尺寸和应变速率对Mg-Al-Sn合金室温变形行为的影响规律。结果表明,同一应变量下,随晶粒尺寸增加,合金屈服强度、抗拉强度及伸长率降低,孪晶数量增加,且随着应变量的增加,同一晶粒尺寸合金中孪晶数量逐渐增加。随应变速率降低,合金屈服强度与抗拉强度不断减小,而伸长率则不断增加。同一应变量下,随应变速率降低,合金中孪晶体积分数降低。     

ZK60镁合金高应变速率压缩变形的流变行为及显徽组织

在250-400℃的温度范围和0.1-50 s^-1的应变速率范围内对ZK60合金进行压缩变形,对其流变行为和显微组织进行研究。结果表明,在低应变速率（0.1-1 s^-1）下压缩变形时,再结晶主要发生在初始晶界上;在高应变速率（10-50 s^-1）下压缩变形时,再结晶同时在初始晶界和孪晶上发生。合金在应变速率10-50 s^-1和温度250-350℃的变形条件下获得均匀、细小的再结晶组织。因此,合金的最佳热加工工艺范围为应变速率10-50 s^-1、变形温度250-350℃。高应变速率压缩变形条件下的孪生诱发动态再结晶过程分三步,首先,高位错密度孪晶分割初始晶粒;然后,孪晶内的位错发生重排形成亚晶;最后,随着应变的增加而形成再结晶晶粒。     

变形与退火对ZA31镁合金组织与性能的影响

研究了ZA31镁合金挤压和轧制变形,分析了挤压比、挤压温度及轧制退火温度对合金组织性能的影响。结果表明,挤压后合金发生了动态再结晶;在挤压比16∶1和挤压温度250、300℃时,动态再结晶程度增加,晶粒显著细化;随挤压温度增加,强度和塑性先增加后减小,在300℃时达到最大值。在挤压比36∶1和挤压温度300℃时,合金动态再结晶程度增加,但晶粒尺寸不均匀,强度和塑性的提高幅度并不明显。轧制态ZA31镁合金晶内出现了大量的形变孪晶;在退火过程中,225℃以下合金发生回复,225~280℃发生静态再结晶。随退火温度提高,合金的强度下降。     

冲击作用下AZ80镁合金的动态力学行为与组织变化

通过Hopkinson压杆冲击实验进行了不同应变率和不同高径比的AZ80变形镁合金的动态力学行为与组织性能研究。得出的主要结论如下:挤压态AZ80合金试样,应变率越高,合金的断裂强度和断裂应变越大,而冲击后的合金中越容易产生细化的孪晶组织。在应变率相近而高径比较小时,随应变增加应力增加幅度增大。在冲击速度相近而高径比较小时,冲击后的合金容易得到细化的孪晶组织。     

ZK60镁合金高应变速率压缩变形的流变行为及显微组织(英文)

在250~400°C的温度范围和0.1-50 s-1的应变速率范围内对ZK60合金进行压缩变形,对其流变行为和显微组织进行研究。结果表明,在低应变速率(0.1~1 s-1)下压缩变形时,再结晶主要发生在初始晶界上;在高应变速率(10~50 s-1)下压缩变形时,再结晶同时在初始晶界和孪晶上发生。合金在应变速率10~50 s-1和温度250~350°C的变形条件下获得均匀、细小的再结晶组织。因此,合金的最佳热加工工艺范围为应变速率10~50 s-1、变形温度250~350°C。高应变速率压缩变形条件下的孪生诱发动态再结晶过程分三步,首先,高位错密度孪晶分割初始晶粒;然后,孪晶内的位错发生重排形成亚晶;最后,随着应变的增加而形成再结晶晶粒。     

压缩条件下AZ31镁合金第Ⅱ阶段加工硬化

在温度为25℃~300℃、应变速率为3×10~(-2)s~(-1)~10~(-4)s~(-1)的条件下,对挤压态的AZ31镁合金沿挤压方向进行了压缩试验,试验研究了加工硬化率随应力的变化关系,以及产生第Ⅱ阶段加工硬化的原因。结果表明,在一定温度及应变速率范围内,加工硬化率随应力增加而增加,当加工硬化率达到峰值时即出现第Ⅱ阶段加工硬化。产生第Ⅱ阶段加工硬化的主要原因是压缩过程中,镁合金组织产生了{1012}拉伸孪晶,随着孪晶数量增加,大量孪晶界会阻碍位错运动,造成加工硬化率升高。     

挤压态ZK60镁合金的热压缩变形行为

为了研究挤压态ZK60镁合金的热变形行为,利用Gleebe-3500热模拟机在变形温度为523~723 K、应变速率为0.01~10 s~(-1)的条件下对挤压态ZK60合金进行了热压缩变形试验。通过真应力-真应变曲线分析了挤压态ZK60合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,通过引入Z参数建立了挤压态ZK60合金的流变应力本构方程,并观察了其在热压缩过程中的显微组织变化。结果表明:挤压态ZK60合金的真应力-真应变曲线属于动态再结晶型,并且合金的流变应力在高变形温度或低应变速率条件下较低。在变形温度降低或应变速率升高时,动态再结晶晶粒变小,但动态再结晶进行的不充分,再结晶晶粒分布不均匀。通过本构方程计算出挤压态ZK60镁合金的变形激活能Q=122.884 k J/mol,应力指数n=5.096。     

高应变速率下AZ31B镁合金的压缩变形组织

采用分离式Hopkinson杆在应变速率为496～2 120 s-1范围对挤压态AZ31B镁合金进行了高速冲击压缩实验,并采用金相显微镜对压缩后镁合金的组织演变规律进行研究.结果表明:在不同应变速率下变形时,挤压态AZ31镁合金的应力-应变曲线几乎重合,说明AZ31B镁合金的应力对应变速率不敏感;但其显微组织变化对应变速率非常敏感,当变形速率较低时,其组织几乎全部由孪晶组成;当应变速率增加时,孪晶数量减少;在应变速率相对较低时(496 s-1),镁合金变形主要以孪生方式进行;当应变速率较高时(2 120 s-1),除孪晶变形之外,柱面滑移和锥面滑移也可能启动以协调变形.     

汽车用Mg-Al-Sn合金的室温变形行为

以热轧Mg-Al-Sn合金板材为研究对象,对轧制试样进行了250~450℃的退火处理,研究了晶粒尺寸和应变速率对Mg-Al-Sn合金室温变形行为的影响,并分析了其作用机理。结果表明,随着退火温度升高,合金的晶粒尺寸逐渐增大,在整个退火过程中,除了个别晶粒发生了异常长大外,晶粒尺寸的分布都较为均匀。随着晶粒尺寸的增加,在同一应变量下,孪晶数量增加,且随着应变量的增加,合金中孪晶的数量逐渐增加。两种晶粒尺寸的合金随着应变速率的降低,合金的屈服强度与抗拉强度不断降低,而伸长率则不断增加。随着应变量的增加,合金中孪晶的体积分数逐渐增加;在同一应变量下,10-2 s-1下的合金中孪晶体积分数都大于10-4 s-1下的合金。     

高温环境下Ni47Ti44Nb9形状记忆合金拉伸行为研究

在25～450℃内,沿轧向及横向研究了Ni47Ti44Nb9形状记忆合金的高温拉伸力学性能.结果表明:在室温下,沿轧向拉伸时出现了明显的应力平台,而沿横向拉伸则无此现象,这是由于不同的解孪晶机制造成的.当温度升高至100、300℃时,屈服强度增加,而断裂时的最大应变减小,在此温度下Ni47Ti44Nb9合金变得更加硬而脆.随温度进一步升高到450℃,Ni47Ti44Nb9合金的抗拉强度迅速减小,断裂时的最大应变再次增加,这表明此时合金变软,粘性增强.     

应变速率对电场处理GH4199合金拉伸变形行为的影响

研究了电场处理后的长期时效GH4199合金在不同应变速率下的拉伸变形行为.结果表明,随应变速率增加合金屈服强度升高,应变速率低于3.3×100 s-1时,应变速率敏感指数m值较低且随应变速率的增加无明显变化;当应变速率超过3.3×100 s-1时,m显著升高,当应变速率为3.3×101 s-1时,m达到0.16;随应变速率增加合金拉伸塑性呈下降趋势;在较低应变速率范围内变形时,电场处理后产生的退火孪晶是改善合金塑性的主要因素,随着应变速率的提高,晶内开动的滑移系数量增加,塑性变形能力随之提高,但存在于合金晶界处的连续分布的碳化物对晶界的弱化作用逐渐显露,晶界与晶内塑性变形能力差异增大,晶界成为断裂的主要途径,导致合金塑性降低.     

纳米金刚石(ND)增强ZK60镁基复合材料压缩变形织构演变规律

使用粉末冶金法及热挤压制备了纳米金刚石(ND)增强ZK60镁基复合材料(ND/ZK60),利用热-力模拟仪Gleeble 3500测试了其在不同变形温度(150、200、300和350℃)和应变速率(1、0.1、0.01和0.001 s~(-1))下的真应力-应变曲线;使用X射线衍射仪(XRD)测试了ND/ZK60镁基复合材料在变形温度为300℃及不同应变速率下的基面织构。结果表明:ND/ZK60镁基复合材料的真应力-应变曲线在不同变形温度和应变速率下发生了4个典型的阶段,且随着变形温度的升高和应变速率的减小,加工硬化现象逐渐减弱。变形温度为300℃时,挤压态的复合材料(0002)基面织构比不同应变速率下的复合材料基面织构强,且基面织构随着应变速率的减小而逐渐减弱。     

应变速率和温度对Mg-1Y挤压板材拉伸变形行为的影响

在温度为25至300 ℃ 应变速率为0.001至0.1 s-1的范围内研究了 Mg-1Y (wt.%) 挤压板材的拉伸变形行为。在0.1 s-1的应变速率下，当温度从室温增加至300 ℃时抗拉强度从247.9 ± 5.8 MPa降低了49.3 %。本文研究的板材即使在室温下也表现出了明显的应变速率敏感性。室温下当应变速率从0.1 s-1降低至0.001 s-1，抗拉强度降低11.8 %。在室温和250 ℃温度范围内可以通过Garofalo双曲正弦本构方程来描述合金的流变行为。测得的应力指数n为27.8 ± 8.9，激活能Q为124.6 ± 6.1 kJ/mol，Q值意味着变形是位错攀移控制。在中间温度（ ~ 150 – 250 ℃）时板材表现出锯齿流变行为，这种现象在较低应变速率更明显。同时断裂延伸率随着温度升高而反常地降低。认为上述两种变形特征和Y原子和位错的强烈的相互作用有关系，这种作用即为动态应变时效（DSA）。应变速率敏感因子（m）随温度增加而增加。在300 ℃下m从0.068增加至0.11，说明Y元素的添加可以激活更多滑移系。变性后显微组织的观察表明孪晶被温度抑制，同时与增加的m相一致。300 ℃下观察到有动态再结晶（DRX）的出现，应变速率越低DRX越明显。     

Mg-Nd-Zn-Zr稀土镁合金的热变形行为

采用GLEEBLE-1500热模拟机对Mg-Nd-Zn-Zr稀土镁合金在温度为250～450.℃、应变速率为0.002～0.100.s-1、最大变形程度为60%的条件下, 进行高温压缩模拟实验研究. 分析了实验合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系, 计算了变形激活能和应力指数, 并研究了在热压缩过程中组织的变化, 为确定该稀土镁合金的挤压温度提供了实验依据. 结果表明: 合金的峰值流变应力随应变速率的增大而增加, 随温度的升高而降低; 合金的变形激活能在300～400.℃内变化不大, 而在400～450.℃时增加很大; 根据实验分析认为该稀土镁合金挤压温度定在350～400.℃左右为宜; 在350.℃左右顺利挤出的实验合金有很好的力学性能: σb=275.5.MPa, δ=13.5%.     

二次挤压对挤压和ECAP变形后ZK60镁合金显微组织和力学性能的影响

测试四种状态下ZK60合金的显微组织和力学性能,四种状态分别为：挤压;挤压＋4道次ECAP;挤压＋4道次ECAP＋二次挤压;挤压＋4道次ECAP＋退火＋二次挤压。在室温下成功地进行ZK60的二次挤压,得到超细晶组织。结果表明：ECAP和二次挤压可以显著细化晶粒。挤压＋4道次ECAP＋二次挤压后的ZK60合金的屈服强度为342MPa,但是其伸长率只有0.8%。在二次挤压之前进行退火,ZK60合金的伸长率可以提高到4.5%,而屈服强度基本不变,抗拉强度达到 388 MPa。     

挤压态AM30镁合金高速冲击载荷下的断裂形貌分析

采用扫描电镜(SEM)及光学金相显微镜观察了挤压态AM30镁合金在高应变速率的压缩及拉伸载荷作用下,沿挤压方向及横向断裂之后的微观组织形貌,研究了不同微观形貌的形成原因.结果表明,挤压态AM30镁合金在高速压缩时为脆性断裂,而在高速拉伸时不论是横向还是挤压方向均为韧、脆混合断裂,且随着应变速率的增加脆性增大.除了断裂之外,挤压态AM30镁合金在高速冲击载荷作用下的失效形式还有绝热剪切及内部裂纹扩展.     

原始组织对FGH96合金热压缩变形行为和组织的影响

采用Gleeble热力模拟机分别对平均晶粒直径30μm的热等静压态、10μm的挤压态细晶和3μm的挤压态超细晶FGH96合金进行了等温压缩试验,变形温度为1000～1100℃,应变速率为0.001～0.1s~(-1)。结果表明,在相同变形温度和应变速率下,挤压态合金的应力远小于热等静压态的,随着原始晶粒尺寸减小,FGH96合金的应力呈减小趋势,但在1100℃和0.001s~(-1)变形时,挤压态超细晶的应力略高于挤压态细晶的;应变速率为0.001s~(-1)时,热等静压态组织在1100℃呈现稳定流动特征,应力不随应变的增大而增大,而挤压态细晶组织在1050℃和1100℃均呈现稳态流动特征;应变速率为0.001s~(-1)时,挤压态超细晶组织1050℃应力低于1100℃的,且晶粒组织较1100℃细小均匀,1100℃变形容易形成混晶,组织不易控制。     

不同准晶含量Mg-Zn—Gd—Y合金的高温热压缩变形行为

在应变速率为0.001 5～1.5 s-1、温度为315 ℃条件下,在Gleeble-3500热模拟机上对不同准晶含量(体积分数)Mg-Zn-Gd-Y合金的高温热压缩变形特性进行研究.研究变形过程中合金的真应力与应变关系,通过选取合理模型描述了315 ℃时合金的流变应力与应变速率的关系,并对不同准晶含量的合金在不同变形量下的微观组织进行观察.结果表明:高应变速率下不同准晶含量的Mg-Zn-Gd-Y合金的真应力-应变曲线差异较大,高准晶含量Mg-Zn-Gd-Y合金表现出较好的塑性变形能力;应变速率的变化对高准晶含量Mg-Zn-Gd-Y合金的流变应力影响较大,且Mg-Zn-Gd-Y合金变形后晶粒随应变速率的增大而减小;在塑性变形过程中,准晶可以促进Mg-Zn-Gd-Y合金的动态再结晶,同时也有利于孪晶的生成.     

压缩条件下AZ31镁合金的力学各向异性

在压缩条件下研究了挤压态AZ31镁合金的力学各向异性,以及{101軈2}拉伸孪晶对各向异性的影响。结果表明:AZ31镁合金的挤压态织构为(0002)基面织构;平行于挤压方向压缩时,产生{101軈2}拉伸孪晶,使应力-应变曲线出现"凹型",加工硬化率随应力而急剧增高。垂直挤压方向压缩,应力-应变曲线则表现为"凸型",加工硬化率随应力增加而降低。在室温下,平行挤压方向压缩的屈服应力仅为垂直挤压方向压缩时的1/3;但当温度大于250~300℃压缩时,两者的屈服应力相当。温度150℃,平行挤压方向压缩的最大压缩率小于垂直挤压方向压缩的最大压缩率,但在200~250℃下压缩时,情况则相反。