固溶处理对流变压铸ZA94镁合金组织和硬度的影响

为探究固溶处理对流变压铸ZA94镁合金二次凝固组织的影响,利用光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究自孕育流变压铸ZA94镁合金在不同固溶温度和时间下二次凝固相的显微组织和硬度变化。结果表明:自孕育流变压铸ZA94镁合金主要由球状的初生α-Mg相、等轴晶状的二次α-Mg相以及网状结构的Mg32(Al,Zn)49+Mg Zn组成;随着固溶时间的延长和固溶温度的升高,二次凝固的α-Mg相不断发生球化且尺寸增大,第二相由连续的网状结构演变为弥散沿晶界分布的颗粒状,硬度值呈先增大后减小的变化趋势,最佳的固溶工艺为340℃+(20~24)h,其硬度值为64.7HV~65.5HV。     

镁合金晶粒细化研究进展

对国内外镁合金晶粒细化的方法和细化机理的研究现状和进展进行了综述。系统分析了镁合金晶粒细化的各种方法及其晶粒细化机理,如过热处理法、碳质孕育法、添加合金元素细化法等液态成型工艺,半固态成型工艺和热挤压、等通道转角挤压、大比率挤压等固态成型工艺。并讨论各种细化方法中存在的问题,指出今后镁合金晶粒细化的研究方向,为镁合金晶粒细化的进一步发展提供一些参考。     

TNT熔铸炸药内部结晶组织的数值模拟

为了探究熔铸炸药内部的微观结晶组织形貌,提高炸药柱的成型质量,采用ProCAST铸造模拟软件中的CA?FE模块对TNT熔铸炸药内部结晶组织进行了数值模拟。利用CA?FE模块中的元胞自动机,预测了不同工艺条件与TNT形核参数下药柱内部晶粒的形貌和尺寸,并通过调整熔体的形核过冷度、浇注温度和冷却速度,得出了晶粒细化工艺改进措施。结果表明:随着熔体的体形核过冷度的减小,药柱内的等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由715.5μm减小到458.5μm;随着熔体的面形核过冷度减小,药柱内部晶粒形貌没有明显变化,平均尺寸由715.5μm增加到719.2μm;随着熔体浇注温度的降低,药柱内部等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由1114.5μm减小到729.2μm;随着冷却速度的降低,药柱内部中心等轴晶区逐渐扩大,外层等轴晶区逐渐消失,晶粒平均尺寸由719.4μm增大到1149.1μm。工艺改进后,药柱内全部由细密等轴晶组成,晶粒平均尺寸为516.9μm,尺寸分布较为集中,药柱内部微观质量有较大改善。     

凝固条件对半固态合金组织影响的研究

对不同温度下的半固态ZA9合金凝固过程中的传热和流动行为进行模拟,测量出合金在不同工艺下的温度场分布,获取不同温度场下的金相图,并计算出其对应温度下的凝固率和晶粒的形状特征尺度。结果表明:温差较大的晶粒成型速度较快,合金的传热性较高;对合金采用机械振动和机械搅拌后,枝晶碎断,使晶粒大大细化,半固态合金内部的温度场分布趋于均匀,从而改善合金组织性能。     

等温热处理对AM60-1Si合金半固态组织的影响

采用半固态等温处理法研究保温温度和保温时间对AM60-1Si合金半固态组织的影响规律。研究结果表明： AM60-1Si合金的半固态组织经历了近球状晶粒的形成、晶粒的球化和球晶的长大过程;随着保温温度的增加和保温时间的延长,初生α-Mg固相颗粒的尺寸先减小、后增大;605 ℃时保温45 min可获得晶粒细小、分布均匀且球状的半固态组织;在等温处理的过程中,汉字状的Mg₂Si相变为近球状。     

镁合金温变形后的组织与性能

研究了镁合金(Mg-3Al-lZn)铸棒在不同变形温度和变形程度下的组织演变过程和再结晶行为,并对不同变形条件下试样进行拉伸试验。结果表明:通过挤压变形及动态再结晶,可以显著的细化镁合金的晶粒,其晶粒尺寸可由铸态的约100μm减少到5μm;随变形温度的升高,合金的抗拉强度下降,到一定温度后,趋于稳定;在相同的变形程度下,随着变形温度的升高,晶粒有长大的趋势。     

AZ80镁合金环形通道转角挤压组织与性能研究

用环形通道转角挤压工艺在300、350、380℃制备AZ80镁合金壳体构件,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射及拉伸试验研究变形温度对构件显微组织、织构、力学性能的影响,对变形工艺进行初步探索.结果表明:经过环形通道转角连续两次剪切变形,AZ80合金晶粒细化;当变形温度高于300℃,材料基本实现完全动态再结晶;当变形前均匀化坯料的预热温度低于350℃时,连续β-Mg17Al12相静态析出,一定程度阻碍变形中动态再结晶进行.同时,大量颗粒状β-Mg17Al12相动态析出,部分对晶粒长大产生钉扎效应;最终,在350℃变形时挤压件壁部的晶粒尺寸被细化至约25.1μm.织构分析表明,通道剪切变形的引入促进了晶粒激活滑移面向剪切面分布,利于镁合金典型基面织构弱化.环形通道挤压变形后材料性能大幅提升.在低温变形时,挤压件性能受高密度连续析出相影响,加工硬化能力强但断裂韧性极差.随变形温度升高,挤压件性能与晶粒细化幅度正相关,在350℃时强度和塑性较好平衡.断裂和强韧化分析表明,综合性能显著提升主要得益于晶粒细化和织构弱化的协同作用.     

AZ91D镁合金流变铸轧板材微观组织分析

采用自行研制的镁合金半固态流变铸轧机,利用斜槽法制浆技术进行AZ91D镁合金半固态板材加工实验;采用扫描电镜(SEM)、"Image-Pro Plus"图像分析软件、能谱分析仪(EDS)、对板材试样进行微观组织分析。结果表明,半固态AZ91D镁合金板材的微观组织由近似球形的等轴初生α-Mg晶粒及晶粒周围黑色部分的条状物β-Mg17Al12共晶组织所组成。     

功率超声作用下纳米TiN对A356合金组织的影响

研究了功率超声作用下的纳米TiN颗粒熔体处理对A356合金微观组织的影响。结果表明：由于纳米TiN与A356合金熔体不润湿,单独加入纳米TiN,合金枝晶减少、初始晶粒细化,而共晶Si相的形貌变化不明显;向熔体中加入纳米TiN后进行功率超声处理,不但合金的初始晶粒细化、枝晶减少,而且共晶Si由长针状转变为短棒状。     

非枝晶稀土铝合金制备工艺的研究

研究稀土铝合金非枝晶坯料的制备工艺和580℃保温的重熔组织。实验表明,浇铸温度、铸件尺寸、浇铸模具和浇铸方式对合金非枝晶组织制备有明显的影响。在液相线温度采用斜坡铜模浇铸可制备优良的非枝晶组织坯料,其重熔组织为细小均匀的等轴球状晶,晶粒平均直径为44.2μm,晶粒平均圆度为2.08。     

功率超声作用下纳米TiN对A356合金组织的影响

研究了功率超声作用下的纳米TiN颗粒熔体处理对A356合金微观组织的影响。结果表明:由于纳米TiN与A356合金熔体不润湿,单独加入纳米TiN,合金枝晶减少、初始晶粒细化,而共晶Si相的形貌变化不明显;向熔体中加入纳米TiN后进行功率超声处理,不但合金的初始晶粒细化、枝晶减少,而且共晶Si由长针状转变为短棒状。     

挤压比对镁合金宽幅挤压的影响

就宽幅型材生产而言,宽幅挤压与传统挤压相比能够有效降低能耗,已成为镁合金大规格产品加工的重要手段。除了形成所需形状尺寸的型材外,镁合金在挤压过程中晶粒得到细化,且细化程度随挤压比增加而提高,使得挤压镁合金的塑性和强度得到明显提高。对比不同参数下,宽幅挤压对AZ31镁合金组织结构和性能的影响,着重分析各向异性在改善组织性能中的作用。     

Si对ZA35合金组织和摩擦磨损性能的影响

以不同Si含量的ZA合金为研究对象,利用金相显微镜、扫描电镜及摩擦磨损试验研究Si对ZA35合金的组织和耐磨性的影响。结果表明:适量Si加入可以有效细化晶粒,提高ZA35合金的耐磨性,当Si的质量分数为1.35%时,粗大树枝晶转变为细小碎块状且组织均匀,细化效果最优;随Si含量的增多,摩擦磨损性能逐渐增强,当Si的质量分数为1.8%时,与ZA35合金相比,磨损量减少76.7%,摩擦因数降低46.9%。     

Ni对ZA35合金电化学腐蚀行为的影响

采用电化学腐蚀实验和组织分析,研究合金元素Ni对ZA35合金在3.5%的NaCl溶液中电化学腐蚀行为的影响。结果表明:元素Ni能够细化晶粒,使粗大的树枝晶组织转变为团聚状组织,一次枝晶臂由细长变得短粗且圆整;加入质量分数为0.5%的Ni后,ZA35合金的显微组织得到细化,腐蚀电流密度降低,耐蚀性能得到明显改善。     

Ni及热处理对ZA35合金阻尼性能的影响

研究合金元素Ni和热处理对ZA35合金组织和阻尼性能的影响。结果表明:0.3%Ni使ZA35合金组织细化,二次枝晶臂间距减小,热处理后出现粒状组织;ZA35合金的内耗随温度升高而增加,随测试频率升高而下降,在测试频率为1 Hz、温度为140℃,ZA35合金的内耗达到0.076;测试温度为140℃,ZA35-0.3%Ni合金阻尼较ZA35合金增加12.1%,热处理后阻尼较ZA35合金增加25.8%。     

热处理对挤压AZ80镁合金杯形件组织和性能的影响

采用环形通道转角挤压工艺在350℃下制备AZ80镁合金杯形构件,并通过OM、SEM、拉伸试验等手段研究固溶、时效工艺对构件显微组织和力学性能的影响,确定与该新型挤压工艺相匹配的最佳热处理工艺参数。结果表明:成形过程中材料受强剪切应力作用,晶粒细化明显,杯形件壁部强度明显提升;残留共晶相引起应力集中导致伸长率降低;固溶处理有效促进脆性共晶相回溶,提升合金的伸长率;直接时效处理时,在共晶相周围聚集形成β-Mg17Al12析出带,降低合金的协调变形能力,导致时效强化效果不明显;通过固溶+时效处理,晶粒尺寸均匀,β-Mg17Al12相沿晶界均匀析出,合金的强度和塑性均得到明显提高。环形通道转角挤压成形的AZ80镁合金杯形件最佳热处理工艺参数为415℃×1.5 h固溶+175℃×36 h时效。     

时效时间对ZA35-1.35Si-0.3Zr合金组织及电化学性能的影响

用金相显微镜、XRD、扫描电镜以及电化学工作站,研究不同时效时间对ZA35-1.35Si-0.3Zr合金组织和电化学性能的影响。结果表明:固溶时效处理可以有效减小ZA35-1.35Si-0.3Zr合金晶粒尺寸,提高其电化学性能;时效时间为6 h时,合金晶粒尺寸最小,第二相数量明显增多且颗粒细小、分布均匀;在6 h时效时间下合金的电化学性能最好,腐蚀电流密度比铸态ZA35-1.35Si-0.3Zr合金降低71.9%;时效处理ZA35-1.35Si-0.3Zr合金在质量分数为3.5%的NaCl溶液中电化学性能增强的主要原因是合金的容抗弧变大,极化电阻增加,腐蚀速率降低。     

冷却速率对ZA35-0.3Sr合金组织和性能的影响

利用水平Bridgman定向凝固装置,对ZA35-0.3Sr合金进行定向凝固实验,研究冷却速率对ZA35-0.3Sr合金组织和性能的影响。结果表明:在牵引速率为200μm/s条件下,定向凝固ZA35-0.3Sr合金组织由枝晶向等轴晶转变,晶粒细化效果显著,当载荷为120 N,合金磨损率最低,为0.014 9 g/(s·m2);牵引速率增大,合金硬度先升高后下降,牵引速率为200μm/s,合金硬度最大,为132HB。     

基于空心坯料挤压AZ80镁合金轮毂组织与性能研究

为有效提升镁合金轮毂的综合力学性能,提出空心坯料挤压方法。采用数值模拟及试验的方法,对比研究空心坯料挤压及传统挤压AZ80镁合金轮毂的主要成形工艺,分析轮辐部位的显微组织和力学性能。结果表明:空心坯料挤压显著提高变形量,轮辐部位等效应变较传统挤压提高2倍;与传统工艺相比,空心坯料挤压AZ80镁合金轮辐的晶粒细小均匀,第二相分布也更均匀,其硬度、屈服强度、抗拉强度及伸长率均得到明显提升。该方法为提升轮毂性能提供新思路。     

振动对稀土Ce铝铜合金组织的影响

利用斜坡振动浇注工艺生产Al4.5Cu4Ce合金,研究浇注温度、冷却方式和振动电压3个参数对合金凝固组织的影响。实验表明,这些参数对合金晶体形核和晶体的生长方式产生重要影响。700℃温度斜坡振动铜模水冷浇注的Al4.5Cu4Ce合金组织为均匀、细小的近球状非枝晶组织,晶粒平均直径为38.3μm,晶粒平均圆度为2.31。