喷丸强化对ZK60镁合金高周疲劳性能的影响

研究高强度变形镁合金ZK60经喷丸处理后的表面变形层微观组织结构的变化及其对高周疲劳性能的影响.结果表明:ZK60镁合金的最佳喷丸强度(N试片)为0.05 mm,经喷丸强化后,ZK60镁合金表面变形层的微观组织和织构发生变化,疲劳强度由140MPa提高到180MPa,提高约29%,疲劳寿命得到显著提高;ZK60镁合金也表现出明显的过喷效应.     

ZK60镁合金往复挤压实验研究

通过塑性变形装置实现了挤压态ZK60镁合金往复挤压实验,探讨了显微组织演变过程和力学性能变化。结果表明:相比初始挤压态,350℃往复挤压后各个道次的试样具有更加优良的显微组织和力学性能。随挤压道次增加,显微组织晶粒更加细化,等轴细小晶粒增多,组织均匀性不断提高;拉伸断口形貌显示随着道次增加,韧窝数量与深度明显增加,变形能力提高显著。拉伸实验数据表明,往复挤压很大程度上改善了ZK60镁合金的力学性能,特别是塑性变形能力。1道次往复挤压后,径向硬度都比原始态高,并随温度升高有下降的趋势,轴向硬度也随着温度升高而降低,390℃下试样轴向硬度与初始样硬度值接近;350℃下不同道次往复挤压后,试样中部径向、轴向硬度随道次增大而降低,而颈部径向硬度呈不规律性变化。     

喷丸强化对TC21高强度钛合金疲劳性能的影响

对TC21疲劳试样进行喷丸,测定未强化试样和喷丸强化试样的旋转弯曲疲劳S-N曲线和采用升降法测定1×107周次下的条件疲劳极限,利用X射线应力仪测定了残余应力,用扫描电镜分析了疲劳断口.试验结果表明,喷丸不仅可显著延长TC21钛合金的疲劳寿命和提高疲劳强度,而且能使疲劳裂纹不再从表面萌生而是从表面强化层下的基体材料处形成并向四周扩展.     

ZK60镁合金板材成形性能试验

对ZK60镁合金板材在室温和高温条件下进行杯突试验。试验结果表明,室温下ZK60镁合金板材杯突值IE=4.5mm,在370℃条件下材料的杯突值IE=16.5mm,胀形高度增加了266.7%;ZK60镁合金板材高温胀形的破裂,是由冲头附近板材沿切向方向的裂纹扩展和沿厚度方向缩颈所产生的断裂造成。     

ZK60镁合金高压扭转模拟及实验研究

为了研究高压扭转工艺对ZK60镁合金组织及性能的影响,采用有限元法对ZK60镁合金试样高压扭转成形过程进行数值模拟,分析成形过程中等效应力、应变分布及变化趋势。通过压扭设备和专用模具对镁合金试样进行高压扭转实验,采用金相显微镜观察试样的显微组织,利用维氏硬度计测量试样的显微硬度。结果表明:高压扭转能有效细化晶粒,改善材料组织结构;在一定的压力下,随着压扭圈数增加,晶粒得到细化,整体显微硬度有较大的提高;高压扭转后试样的显微硬度沿试样径向呈V型分布,与有限元模拟中试样径向的等效应变分布趋势一致。试样不同区域的等效应力、应变和显微硬度差异较大,边缘处的等效应力、应变最大,显微维氏硬度值最高。     

高能喷丸强化60CrMnBA弹簧钢残余应力和疲劳性能研究

利用气动式喷丸机对60CrMnBA弹簧钢进行喷丸强化处理,对喷丸强化前后试样小孔两侧残余应力分布进行测试,研究喷丸时间对60CrMnBA弹簧钢疲劳寿命的影响。结果表明,机械喷丸强化后,60CrMnBA弹簧钢表层分布高幅值残余压应力,显著降低了疲劳裂纹的扩展速率,疲劳寿命明显提高。     

ZK60-RE变形镁合金时效硬化组织演变及耐疲劳性能研究

采用比强度较高的ZK60为研究对象,与复合添加稀土元素Nd和Y的合金作对比试验,通过硬度测试、显微组织分析和X射线衍射(XRD)分析对两组试验合金的显微组织和相演变规律进行研究。采用旋转弯曲疲劳试验方法、扫描电子显微镜(SEM)并配合能谱(EDS)分析对不同状态下两组合金疲劳断口形貌和断裂行为进行了分析。结果表明:复合添加稀土元素Nd和Y后,可显著细化铸态组织晶粒。经挤压并固溶/时效硬化处理后,析出的Mg_3Y_2Zn_3(W相)、Mg_(12)Nd和MgZn都能改善合金的疲劳性能。     

挤压态镁合金ZK60的超高周疲劳行为

利用超声疲劳实验研究了挤压态镁合金ZK60的超高周疲劳行为.结果表明,合金的疲劳S-N曲线在5×106-108cyc范围内存在一平台,而在108-109cyc范围内,疲劳强度逐渐降低,对应于109cyc的疲劳强度为(90±5)MPa.SEM断口观察表明,在5×106-108cyc范围内,疲劳裂纹基本上萌生于试样表面或亚表面,而在108-109cyc范围内,疲劳裂纹主要萌生于试样内部的非金属夹杂物.通过测定疲劳源区的尺寸,估算的合金疲劳强度与实验结果基本一致.疲劳源的形成是由微裂纹在多个夹杂物处起裂和合并所引起的.因此,合金的疲劳强度不是由最大夹杂物尺寸决定,而是取决于由多个夹杂物组成的"缺陷区"尺寸.通过测定多个部位的"缺陷区"尺寸,可以有效的估算合金的疲劳强度.     

ZK60镁合金微弧氧化改性研究

在NaOH电解液中,对ZK60镁合金进行微弧氧化处理。研究了微弧氧化过程的电压-时间曲线、微弧氧化电流、氧化时间对微弧氧化膜层的显微形貌和厚度的影响,测试了氧化膜的耐蚀性能。研究结果表明:随着微弧氧化电流和时间的增加,表面膜层厚度增加,但膜层中的微孔直径增加,表面粗糙度增加,氧化膜质量降低。在NaOH电解液中,微弧氧化电流为3A、氧化3min后,ZK60镁合金表面形成的氧化膜质量最好,厚度约为19.8μm。XRD分析表明微弧氧化处理后试样表面膜层由MgO相组成。耐腐蚀测试表明微弧氧化后样品的质量出现先增加而后降低的现象,其失重和析氢量均比未微弧氧化样品少,同时溶液pH值变化较慢,这说明微弧氧化后样品的耐腐蚀性提高。     

ZK60镁合金时效热处理工艺研究

研究了ZK60镁合金固溶后时效工艺对微观组织和力学性能的影响,以寻求最佳的时效处理工艺参数。通过硬度试验、力学性能试验、X-衍射分析(XRD)等,对铸态、时效处理的ZK60镁合金的性能以及合金相的种类、形态、数量、分布进行了系统的研究。探讨了固溶后时效处理工艺对合金性能的影响。试验结果表明:固溶后最佳的时效处理工艺为180℃保温12 h。     

ZK60镁合金固溶处理工艺研究

为了寻求最佳的固溶处理工艺参数,研究了固溶工艺对ZK60镁合金微观组织和力学性能的影响。应用力学性能试验、X-衍射分析(XRD)等手段,对铸态、固溶处理态ZK60镁合金的性能以及合金相的种类、形态、数量、分布进行了系统地研究。综合探讨了固溶处理工艺对合金性能的影响。试验结果表明:最佳的固溶处理工艺为500℃保温3 h。     

ZK60镁合金新型变形工艺数值模拟与实验研究

为了解决等通道转角挤压(ECAP)和正挤压(FE)工艺缺陷,结合两者特点,提出了ECAP-FE新型大塑性变形挤压工艺。利用DEFORM软件进行ZK60镁合金新型变形工艺数值模拟,分别获取新型工艺成形特征、三种工艺等效应变场及ECAP-FE工艺组织模拟。模拟结果显示:新型工艺成形过程可分为4个阶段,并且存在两大变形区的ECAP-FE挤压工艺比ECAP或FE变形更能够积累大变形量。实验结果表明:ZK60镁合金经过ECAP-FE变形后平均晶粒尺寸约为2. 8μm,比铸态晶粒尺寸减小32倍,晶粒细化效果显著。     

ZK60＋Y镁合金塑性变形后组织和性能研究

对真空熔炼后的ZK60 Y镁合金在380℃下进行热挤压,随后取部分挤压棒在400℃下轧制成厚3mm的薄板。通过金相分析、室温力学拉伸试验、透射电镜分析研究了经塑性变形的ZK60 Y镁合金显微组织及力学性能。结果表明,薄板的显微组织中有大量的第二相,大部分呈条带状分布在基体上,透射电镜分析表明这些第二相颗粒包括纳米级大小的颗粒;经过轧制的薄板的抗拉强度、屈服强度和伸长率均较挤压后的棒材有所下降,薄板的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为263MPa、235MPa和15%。     

喷丸强化对接触疲劳性能的影响

本文研究了20CrMnTi钢经渗碳，淬火回火处理；40Cr钢经离子氮化 高频淬火复合热处理；85CrMo7钢高频淬火 回火处理，以后再经喷丸强化对其接触疲劳性能的影响规律，结果表明，经喷丸强化后可进一步提高钢表层硬度，获得极高的表层残余压应力，有效地抑制了表面的裂纹萌生和其扩展，从而大大提高了接触疲劳性能。     

喷丸强化对接触疲劳性能的影响

研究了２０ＣｒＭｎＴｉ 钢经渗碳、淬火回火处理, ４０Ｃｒ 钢经离子氮化＋ 高频淬火复合热处理,８５ＣｒＭｏ７ 钢高频淬火＋ 回火处理, 以后再经喷丸强化对其接触疲劳性能的影响。结果表明, 经喷丸强化后, 可进一步提高钢表层硬度, 获得极高的表面残余应力, 有效地抑制了表面裂纹的萌生和扩展, 从而大大提高了接触疲劳性能。     

ZK60镁合金的动态力学行为研究

研究了ZK60镁合金挤压后的静态和动态力学行为。结果表明:晶粒尺寸随着温度的增加而增加,380℃挤压试样室温准静态力学性能最差,300℃和340℃时挤压加工的试样力学性能相差不大。在动态力学性能的测试中得出,当应变率小于等于2000 s-1时,300℃挤压并时效后的试样吸能性最好。     

形变热处理对ZK60镁合金组织性能的影响

对ZK60镁合金进行了热挤压、热处理实验,并对挤压态、挤压后T5处理态、挤压后T6处理态试样分别进行了室温拉伸试验,并观察其金相组织.结果表明:铸态ZK60镁合金热挤压后,在晶粒细化同时,有大量细小点状第二相析出,使其综合力学性能明显提高.挤压后直接时效的T5态试样,其抗拉强度比挤压态有所提高,伸长率稍有降低;挤压后经T6处理的试样,抗拉强度和伸长率均比挤压态、挤压+T5态的低.     

基于神经网络的建筑用挤压态ZK60镁合金的性能研究

以模具预热温度、模具预热时间、挤压温度、挤压速度和挤压比为输入层参数,以屈服强度为输出层参数,构建了5×40×8×1四层拓扑结构的建筑用挤压态ZK60镁合金性能研究的神经网络模型,并进行了模型的学习训练、预测验证和生产线应用验证。结果表明:该神经网络优化模型预测能力强、预测精度高,模型输出参数预测的平均相对误差为3.3%。与生产线传统工艺参数相比,采用神经网络模型优化参数获得的挤压态试样屈服强度大16%。     

稀土元素对ZK60镁合金组织和性能影响的研究现状

简述了稀土元素在镁合金中的作用,重点介绍了Y、Ce、Er、Nd、Dy、Gd、Yb等稀土元素对ZK60镁合金的晶粒尺寸、第二相化合物、室温力学性能以及高温性能的影响,指出了在ZK60镁合金中添加稀土元素的研究存在的问题与不足,并对其发展方向进行了展望.