搅拌摩擦加工制备镁合金表面复合层的显微组织和力学性能

选用轧态AZ31镁合金为基体、C60颗粒为增强相,采用搅拌摩擦加工技术(FSP)制备镁合金表面复合材料,搅拌针头旋转速度为600 r·min~(-1),加工速度为118 mm·min~(-1),分别进行1～3道次FSP加工后,通过金相、透射、硬度和拉伸等测试,对搅拌加工区复合显微组织和力学性能进行表征分析。研究表明:FSP可使镁合金晶粒显著细化; C60加入后,在1～3道次FSP内,随着加工道次升高,C60分散程度上升,复合材料平均晶粒尺寸降低,材料硬度上升,抗拉强度上升,但弥散于晶间的团聚颗粒使其拉伸性能低于母材;添加C60后的试样中,2道次硬度有明显上升,最高硬度可达母材的1. 73倍,3道次试样硬度平均值最高。结果表明,可通过FSP制备镁基表面复合层强化材料。     

搅拌摩擦加工工艺对AZ31镁合金显微组织与拉伸性能的影响

利用搅拌摩擦加工技术,研究了不同工艺对AZ31镁合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明:当进给速度为200、400 mm/min、搅拌针转速低于1000r/min时,AZ31镁合金的显微组织由于发生动态再结晶,获得了均匀细小的等轴晶,平均晶粒尺寸小于7μm。随着搅拌针转速提高,该合金显微组织不断粗化。与母材相比,经搅拌摩擦加工后,AZ31镁合金的应变强化效应明显增强,塑性明显提高,但屈服强度有所降低。采用搅拌速度600 r/min、进给速度400mm/min,工艺FSP处理后,该合金获得了最佳的综合力学性能。     

碱热处理对搅拌摩擦加工AZ31镁合金耐腐蚀性能的影响

对AZ31镁合金进行搅拌摩擦加工(Friction stir processing,FSP),并对母材(Basal material, BM)和FSP试样进行碱热处理(Alkali heat treatment,AHT),研究了AHT对搅拌摩擦加工后AZ31镁合金微观组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明,FSP可以显著细化晶粒,平均晶粒尺寸由BM的12.8 μm细化至FSP后的3.1 μm,高角度晶界比例从BM的75.9%降低至FSP后的45.3%,晶界亚结构增多。AHT使材料表面形成致密的MgO和Al₂O₃混合涂层,有效地提高了AZ31镁合金的耐浸泡腐蚀性能。     

工具转速对AZ31B镁合金圆锥盒摩擦热渐进成形板料温度及成形能力的影响

针对镁合金室温下成形性能差的缺点,为了提高其成形性能,采用不需要外部加热而依靠自身摩擦热进行的镁合金摩擦热渐进成形进行研究,介绍了镁合金圆锥盒摩擦热渐进成形的基本原理、工艺路径设计以及成形过程分析。制定了2 mm厚AZ31B镁合金板料成形锥角45°和高度60 mm的圆锥盒形件的工艺方案,选择工具旋转速度为0~6000 r·min~(-1)、进给速度为1000~2000 mm·min~(-1),设计成形工具的运动轨迹之后进行渐进成形工艺实验。实验结果表明,成形高度和进给速度等因素对成形性能的影响较小,而工具转速对成形性能影响较大,转速越高(0~6000 r·min~(-1))则板料与工具摩擦产生的温度就越高。当转速在0~1000 r·min~(-1)或≧1500 r·min~(-1)时,成形不能进行,转速在1000 r·min-1≤ω≤1500 r·min~(-1)时,成形可以顺利进行。因此可以通过控制工具转速所产生的摩擦热有效提高板料的成形性能。     

搅拌摩擦加工处理对AZ31镁合金高应变率变形行为的影响

对15 mm厚热轧态AZ31镁合金板进行搅拌摩擦加工处理,进给速度V=400 mm/min,搅拌针旋转速度U=600 r/min~1 400 r/min。利用Hopkinson压杆测试装置对不同状态的AZ31镁合金进行了高应变率冲击试验,分析了搅拌摩擦加工工艺对该合金动态应力-应变行为及其应变率效应的影响。结果表明,在高应变率冲击条件下,搅拌摩擦加工后的AZ31镁合金的动态屈服强度提高。V=400 mm/min、U=600 r/min搅拌摩擦加工工艺处理的AZ31镁合金获得了最好的冲击变形抗力,且搅拌摩擦加工处理后AZ31镁合金的动态应力-应变行为对应变率不敏感。晶粒细化是提高合金抗冲击变形能力的主导因素。     

AZ31镁合金轧制变形后组织与性能研究

研究了不同轧制变形量和轧制速度对AZ31镁合金板材微观组织和力学性能的影响。轧制变形可显著细化AZ31镁合金板材的晶粒尺寸并提高其综合力学性能。当轧制速度为5 m/min,轧制变形量为50%时,板材平均晶粒尺寸最细可达到9μm,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高到280、180 MPa和30%以上,同时探讨了AZ31镁合金屈服强度与晶粒大小之间的关系。在大量AZ31镁合金轧制文献数据和本实验一系列数据的基础上,对比分析了不同轧制工艺对AZ31镁合金综合力学性能的影响。研究表明,本实验所采用轧制工艺可显著提高AZ31镁合金板材的综合力学性能,同时降低板材轧向(RD)和横向(TD)的各向异性。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊

研究了AZ31镁合金搅拌摩擦焊的焊缝成形、微观组织和力学性能.试验结果表明,随着旋转速度的增加,焊缝金属的塑性流动得到改善,孔洞消失;随着焊接速度的提高,焊核区晶体的动态再结晶得到抑制,晶粒被细化.最佳的工艺参数:旋转速度1 000 r/min,焊接速度45 mm/min,接头抗拉强度系数可达63.7％.     

小应变条件下终轧速度对AZ31镁合金板材组织与性能的影响

研究了小应变条件下(5%),终轧速度(0.1、0.2、0.4 m/s)对AZ31镁合金板材微观组织、晶粒取向、力学性能及成形性能的影响。结果表明:小应变轧制条件下,随着终轧速度的增加,板材的晶粒尺寸显著增加,基面晶粒取向略有减弱,板材室温埃里克森(IE)值从4.1 mm提高到4.6 mm。对高温小应变轧制板材中依然存在一些孪晶的原因以及室温成形性能略有提升的原因进行了讨论。     

焊接速度对AZ31镁合金TIG焊焊接接头微观组织和力学性能的影响

研究了厚度为5 mm的AZ31镁合金板的钨极氩弧焊焊接性能,分析了焊接速度对焊缝微观组织和拉伸强度的影响。结果表明,AZ3镁合金TIG焊焊接热输入随着焊接速度的降低而增大,加大了焊缝熔深和熔宽,有效提高了接头的力学性能。随着焊接速度降低至70 mm/min,过大热输入导致了熔合区晶粒的粗化,并且增大了第二相(β-Mg17Al12)的尺寸与体积分数,降低了接头强度。     

镁合金脉冲MIG焊研究

以AZ31镁合金板材为研究对象,确定了AZ31镁合金MIG焊接工艺参数为V丝=580 mm3、V板=500 mm3,在此焊接工艺下对焊接接头的微观组织、显微硬度、力学性能和拉伸断口形貌进行了观察。结果表明,在V丝略大于V板的情况下AZ31镁合金可以获得良好的焊接效果。     

搅拌摩擦加工MB8镁合金的组织与力学性能分析

研究了MB8(Mg-1.5Mn-0.3Ce)合金在FSP不同工艺参数条件下的组织和力学性能。试验在加工速度恒定为60mm/min,旋转速度分别为800、1200和1800r/min的条件下进行。结果表明,经FSP加工,原始轧制态MB8镁合金的粗大不均匀组织受到搅拌头的剧烈搅拌作用而破碎、分散,并发生动态再结晶,获得细小、均匀的等轴晶粒。在转速为800r/min时,搅拌区的平均晶粒尺寸由原始轧制态的16.5μm细化至6μm。常温拉伸试验结果表明,MB8镁合金经FSP加工后抗拉强度大幅下降,但伸长率显著增大,在1200r/min时伸长率达57%,是原始材料伸长率的160%。此外,采用SEM观察拉伸试样断口,分析了MB8镁合金的断裂机制。     

AZ31镁合金挤压板材的显微组织与力学性能研究

为了获得高性能镁合金板材,采用正向热挤压将铸态AZ31镁合金坯料挤压成2 mm厚的板材,研究了其显微组织演变及力学性能等。结果表明:铸态AZ31镁合金坯料挤压成板材后可以获得均匀细小的再结晶晶粒组织,其力学性能(屈服强度、抗拉强度、伸长率)大幅度提升。铸态AZ31镁合金坯料在400、450℃挤压成板材后,平均晶粒尺寸可由390μm分别细化至3.9、5.6μm。挤压后的AZ31镁合金板材展现出典型的(0001)基面织构,大部分晶粒的c轴垂直于板材表面。铸态AZ31镁合金的力学性能较差,而AZ31镁合金挤压板材在三个拉伸方向上均展现出优越的力学性能。随挤压温度的升高,AZ31镁合金挤压板材晶粒长大且显微组织不均匀,综合力学性能也有所下降。     

AZ31镁合金板材连续挤压工艺的实验研究

利用连续挤压技术的单、双杆进料方法实验生产了尺寸(宽×厚,下同)为160 mm×8 mm,170 mm×4 mm和160mm×3 mm的AZ31镁合金板材。分析了单、双杆进料方式,不同宽/厚比和不同挤压速度等条件对镁合金板材横截面微观组织及力学性能的影响。讨论了应用双杆进料连续挤压工艺生产AZ31镁合金宽薄板的工艺可行性。结果表明:与单杆进料相比,双杆进料方式的连续挤压AZ31镁合金板材横截面微观组织均匀性较好,板材平均抗拉强度可达到239 MPa,平均延伸率为15%。宽/厚比由20增加到53,可获得晶粒尺寸5μm的细晶镁合金板材。随挤压轮转速提高,板材抗拉强度降低,这是由于温度升高导致晶粒尺寸变大所致。     

挤压速度和挤压比对AZ31B镁合金微观组织与力学性能的影响

研究了不同挤压比和挤压速度下AZ31B镁合金显微组织特点。通过拉伸试验研究了镁合金的力学性能随挤压比和挤压速度的变化规律,分析了试样拉伸断口的微观形貌。结果表明,挤压比和挤压速度对挤压态镁合金的晶粒大小和均匀性分布有明显的影响;AZ31B镁合金的力学性能随挤压比的增加而增加;随挤压速度从1 mm/s增加到3 mm/s,力学性能先增加后减小;试样断口呈现明显的韧性断裂特征。     

轧后深冷处理工艺对AZ31镁合金板材组织和力学性能的影响

为了改善传统热轧AZ31镁合金板材的微观组织,提升其综合力学性能,将AZ31镁合金板材经360℃热轧后,采用不同时间液氮浸泡进行深冷处理,研究不同深冷时间处理对热轧AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:经深冷处理后,热轧AZ31镁合金中析出第二相,同时合金内部晶粒尺寸得到细化,导致孪晶产生.AZ31镁合金热...     

AZ31镁合金激光自熔焊工艺及接头的性能

采用对接激光自熔焊方法焊接4mm厚的AZ31镁合金,通过微观组织分析和力学性能测试研究了激光自熔焊工艺参数对镁合金激光焊接头焊缝成形、组织以及力学性能的影响.试验结果表明:采用试验范围内的工艺参数,可以获得焊缝成形良好、无明显焊接缺陷的接头.焊接速度从3 m/min增大到3.9 m/min,焊缝尺寸和接头抗拉强度变化较...     

工艺参数对AZ31镁合金搅拌摩擦加工微观组织的影响

对AZ31镁合金板进行了搅拌摩擦加工,研究了其工艺参数(不同轴肩尺寸和旋转速度)对搅拌区和热机影响区组织的影响.结果表明,轴肩尺寸和旋转速度对加工组织影响较大,采用合适的轴肩尺寸和旋转速度可以有效地细化加工组织,获得较好的力学性能.     

FSP对AZ31合金型材加工硬化率及力学性能的影响

对AZ31镁合金挤压型材实施了搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing·FSP),利用光学显微镜和拉伸试验机研究了搅拌摩擦加工对试样加工硬化率及力学性能的影响。结果表明,AZ31镁合金经搅拌摩擦加工后,晶粒得到细化,均匀伸长率和总伸长率相近,室温伸长率达22%;拉伸应变超过0.03时,搅拌区材料的加工硬化率超过母材,此时搅拌区和母材的显微组织中均出现变形孪晶,不同的是搅拌区材料的变形孪晶整体呈带状分布,且加工硬化率也较高。     

碳酸钠对搅拌摩擦加工AZ31镁合金缓蚀性能的影响

通过搅拌摩擦加工(FSP)手段,对3 mm厚的AZ31镁合金板材作表面加工处理.然后在质量分数为5%的NaCl腐蚀溶液中添加不同浓度的碳酸钠作为缓蚀剂,通过动电位极化曲线以及交流阻抗(EIS)测试,研究了室温下该缓蚀剂对镁合金母材及搅拌摩擦加工处理镁合金电化学行为的影响.结果表明,添加缓蚀剂后,FSP镁合金及母材的腐蚀电流密度均减小,极化电阻及电荷转移电阻均增大,而且FSP镁合金的缓蚀效率要优于母材的缓蚀效率,且随浓度的增加而增加,碳酸钠是一种有效的无机缓蚀剂,并且其缓蚀作用效果与金属表面状态密切相关.     

AZ31镁合金轧制变形后组织性能研究

本文研究了不同轧制变形量和轧制速度对AZ31镁合金板材微观组织和力学性能的影响。轧制变形可显著细化AZ31镁合金板材的晶粒尺寸并提高其综合力学性能。当轧制速度为5m/min,轧制变形量为50%时,板材平均晶粒尺寸最细可达到9μm,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高到280MPa、180MPa和30%以上,同时探讨了AZ31镁合金屈服强度与晶粒大小之间的关系。在大量AZ31镁合金轧制相关文献和本文一系列实验研究的基础上,对比分析了不同轧制工艺对AZ31镁合金综合力学性能的影响。研究表明,本文所采用轧制工艺可显著提高AZ31镁合金板材的综合力学性能,同时降低板材轧向和横向的各向异性。