AZ31B镁合金电磁铸轧实验研究

在自行设计、安装的水平式双辊连续铸轧机上进行了AZ31B镁合金电磁铸轧试验,成功试制出3mm×200mm×Lmm的AZ31B镁合金铸轧板,研究了电磁场对铸轧板组织及力学性能的影响。结果表明,在AZ31B镁合金铸轧过程中施加电磁场能显著细化铸轧板的晶粒组织,晶粒平均尺寸由不加电磁场的28～30μm减小至12μm左右;板坯力学性能也得到有效改善,抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别提高了16.3%、28.7%、50%和17.1%。     

电磁-超声能场对3003铝合金铸轧组织和性能的影响

通过在铸轧区的关键部位引入电磁-超声能场,实现对3003铝合金的普通对称铸轧、非对称铸轧和非对称电磁-超声铸轧。用该方法分别制备了上述3种铸轧带坯,并将普通对称铸轧带坯与非对称电磁-超声铸轧带坯加工成厚度为0.25 mm的成品薄带。通过金相显微观察、扫描电镜观察和动静万能试验机测试分析了3种3003铝合金铸轧板的组织和性能。结果表明:与对称铸轧相比,非对称铸轧有效地抑制了宏观偏析,并使铸轧速度提高了33.3%;施加电磁-超声复合能场后,铸轧带坯晶粒显著细化,力学性能明显提高;电磁-超声成品薄带的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别比普通成品薄带的提高了32.93%、38.91%和6.25%。     

AZ31及ZE10镁合金板拉胀复合成形的研究

对AZ31及ZE10镁合金板在20．300℃条件下进行了力学性能、弯曲及锥杯试验。研究结果表明：随着变形温度升高，镁合金板材强度下降而塑性、弯曲性能、“拉深＋胀形”复合成形性能明显改善。ZE10镁合金板比AZ31镁合金板具有更好的弯曲及拉胀复合成形性能。200℃、250℃试验时，ZE10镁合金锥杯试样可顺利拉深进入锥杯底部圆孔而不出现裂纹。     

半固态铸轧AZ91D镁合金板带的再加工组织性能

实验研究了半固态铸轧成形技术制备的AZ91D镁合金板带的再加工组织性能及特点。半固态铸轧实验是在自制的试验机上进行的,得到半固态铸轧AZ91D镁合金板带之后,分别进行冷轧、热轧和冲杯实验,加工后取样观察显微组织。实验结果表明,半固态铸轧的AZ91D镁合金板带材具有较好的加工性,最大冷变形可达到28%,热变形可达到47%。观察组织可见,横断面、纵断面固相颗粒在轧制作用下都有所变形,纵断面的变形更为严重,说明组织沿轧制方向塑性变形较大。     

电磁-超声能场对1060铝板带再结晶组织与织构的影响

在双辊连续铸轧过程中施加电磁-超声能场制备出1060铝合金铸轧板坯,经不同冷轧变形量的冷轧后退火,制备出系列铝板带,从晶粒大小、形态和取向等方面分析电磁-超声能场对铝板带再结晶组织与织构的影响。结果表明:电磁-超声能场可使铝合金铸轧板坯的平均晶粒尺寸减小50%,使第二相均匀弥散分布在晶内和晶界上,并能降低织构取向密度,使织构组分漫散分布;电磁-超声能场可加大铝合金铸轧板在冷轧-退火过程中的再结晶程度,并获得更加细小均匀的再结晶组织;电磁-超声能场还可降低铝合金铸轧板冷轧-退火后的再结晶织构强度,抑制晶粒的择优取向,提高铝合金铸轧板的深冲成型性能。     

AZ31镁合金铸轧和常规轧制板拉伸变形的组织演变

采用Gleebe-1500D热模拟试验机对AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板进行了等温拉仲试验,变形温度为150～400℃,应变速率为3X10-6～3×10-1 s-1.研究了AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板在不同变形条件下的组织演变.结果表明,两种板低温变形后的组织主要包括被拉长和破碎的晶粒以及孪晶.随着变形温度的升高,AZ31镁合金开始发生动态再结晶.铸轧板高温低应变速率变形条件下晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板.再结晶晶粒尺寸和参数Z呈幂律关系.     

AZ31镁合金铸轧板材热拉深工艺研究

用拉伸试验机测试了AZ31镁合金铸轧板材的高温力学性能和直角弯曲性能,并对镁合金铸轧板材进行了热拉深试验,研究了拉深温度、拉深速率、压边间隙、润滑方式等工艺参数对板材成形性能的影响。试验结果表明,AZ31镁合金铸轧板材适合于200℃以上拉深,且最小弯曲半径小于4mm,最佳拉深工艺条件为,拉深温度225℃～275℃,拉深速率50mm/min～100mm/min,压边间隙1.125t～1.15t,采用固体润滑剂PTFE,可以得到最大极限拉深比为2.95。     

电磁场对6016铝合金铸轧板带微观组织和力学性能影响

采用常规双辊铸轧和施加电磁外场的电磁铸轧两种方法对6016铝合金进行铸轧实验;研究施加电磁场对6016铝合金铸轧板微观组织和力学性能的影响。结果表明,与常规铸轧相比,电磁铸轧明显抑制宏观偏析,晶粒细化、大小更均匀,第二相粒子分布更弥散,力学性能显著提高。电磁铸轧板坯的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高了13%、27%、71%。     

复合均匀化处理对挤压态镁合金组织与性能的影响

在挤压前分别对AZ80镁合金进行了常规均匀化处理和复合均匀化处理,并进行了挤压态AZ80镁合金的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明,与常规均匀化处理相比,复合均匀化处理能显著提高挤压态AZ80镁合金的力学性能和耐腐蚀性能,25℃的抗拉强度增加75 MPa、屈服强度增加87 MPa、断后伸长率增加10.9%;腐蚀电位正移309 mV。     

AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的变形组织及形变特征

在变形温度为150～400 ℃、应变速率为0.3～0.000 3 s~(-1)条件下,在Gleeble1500热模拟机上采用等温拉伸试验对AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的高温塑性及组织演变进行研究.结果表明:两种AZ31镁合金板的峰值应力和峰值应变均随着变形温度的降低和应变速率的增加而逐渐增大.铸轧板的应变硬化指数和应变速率敏感系数均大于常规轧制板的.在高温低应变速率变形条件下,铸轧板的晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板的.低应变速率下拉伸变形后的动态再结晶晶粒尺寸随温度的升高逐渐增加;不同变形条件下铸轧板的晶粒尺寸均小于常规轧制板的;再结晶晶粒尺寸和Z参数呈幂律关系.     

AZ31镁合金铸轧和常规CLN板拉伸变形的组织演变

采用Gleebe-1500D热模拟试验机对AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板进行了等温拉伸试验,变形温度为150～400℃,应变速率为3×10^-4～3×10^-1s^-1。研究了AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板在不同变形条件下的组织演变。结果表明,两种板低温变形后的组织主要包括被拉长和破碎的晶粒以及孪晶。随着变形温度的升高,AZ31镁合金开始发生动态再结晶。铸轧板高温低应变速率变形条件下晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板。再结晶晶粒尺寸和参数Z呈幂律关系。     

铸轧AZ31镁合金板的冲压工艺及性能

研究了变形温度、变形速度对铸轧AZ31镁合金板的极限拉深比(LDR)和组织的影响。变形温度在250~300℃之间,铸轧AZ31镁合金板的极限拉深比(LDR)可达2.5。低的变形速度有利于提高拉深性能。低温条件下,拉深变形后的组织主要为孪晶;随着温度的增加,拉深过程中发生再结晶,在晶界周围产生细小的再结晶晶粒。     

Er和Sr对ZM5镁合金组织及性能的影响

研究了复合添加Er和Sr对ZM5镁合金微观组织,力学性能,耐腐蚀性能的影响。结果表明,复合添加Er、Sr可有效细化合金第二相。ZM5-0.6%Er-0.15%Sr合金抗拉强度和伸长率分别达到普通ZM5镁合金的91.3%和107.5%,腐蚀速率为普通ZM5镁合金的50%。     

RE,Ca低合金化AZ31镁合金板材拉胀复合成形性能的研究

研究了稀土、钙元素低合金化对AZ31镁合金板材力学性能、弯曲及拉胀复合成形性能的影响.结果表明：加入0.3%RE,0.3Ca%（质量分数,下同）后,AZ31镁合金板材的晶粒较细、力学性能明显提高,300℃,4 h退火后室温抗拉强度为284 MPa、延伸率为23.2%：同时,该合金板材具有最好的弯曲及拉胀复合成形性能,随着温度的提高其成形性能进一步提高.     

复合物理场对AZ61镁合金半连续铸造凝固组织的影响

采取不同外场施加方式进行半连续铸造以制备Φ165 mm AZ61镁合金锭坯,研究不同外场施加方式对AZ61镁合金锭坯晶粒尺寸和硬度的影响。结果表明,施加频率为30 Hz、电流为60 A的交变电磁场后,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸由常规半连续铸造(DC)的248和276μm分别降至196和259μm,降低幅度分别达21%和6.2%,边部和中心晶粒细化程度明显不同;而施加超声-低频电磁复合场时,铸锭边部和中心平均晶粒尺寸分别降至185和208μm,降低幅度分别达25.4%和24.6%,中心区域晶粒细化程度大幅度提高。另外,与常规DC铸造相比,复合场铸造使合金铸锭的硬度提高且从铸锭边部到中心硬度差别明显减小。可见,超声场-低频电磁复合场半连续铸造显著改善了AZ61镁合金锭坯的内部质量,使凝固组织更加均匀、细小,硬度提高并分布均匀。     

镁合金表面处理对镁合金-玻璃纤维/环氧树脂叠层板界面性能的影响

研究了AZ31B镁合金经高锰酸盐-磷酸盐改性处理后的表面形貌、润湿性及镁合金-玻璃纤维/环氧树脂叠层板的界面粘接性能和力学性能。结果表明,AZ31B镁合金表面经高锰酸盐-磷酸盐改性处理5min后形成的转化膜为致密的网状单层膜,此时镁合金的面自由能达到最大值,值为92.04 m J/m2,比仅打磨处理的镁合金提高了64.6%左右,镁合金的表面润湿性得到极大的改善。与仅打磨处理的镁合金制备的镁合金-玻璃纤维/环氧树脂叠层板相比,镁合金经高锰酸盐-磷酸盐改性处理后制备的叠层板的结合界面更为致密、均匀。仅打磨处理的叠层板和高锰酸盐-磷酸盐改性处理的叠层板的抗拉强度分别为284.2 MPa和298.3 MPa,分别比AZ31B镁合金板提高了23%和29.1%。     

镁合金铸轧凝固层焊合点控制及工艺优化

结合镁合金铸轧工艺特点,分析镁合金板坯铸轧过程中凝固层焊合点位置与板坯缺陷的影响规律;针对板坯厚度、铸轧区长度及铸轧速度等关键参数,简化凝壳径向生长及凝固前沿周向转动过程,确定铸轧速度匹配范围,建立凝固层焊合点位置控制模型,并通过工艺试验对控制模型进行验证.结果表明通过理论模型确定工艺匹配范围,可稳定并优化镁合金铸轧工艺,大幅度降低铸轧板坯宏观缺陷,获得表面光洁、质量良好的镁合金铸轧板坯.     

基于三维有限元铸轧工艺模拟及工艺参数优化的Mg-Al合金晶粒细化(英文)

为了获得质量优异的镁合金薄板材并研究铸轧工艺参数对AZ31镁合金薄板材的温度场和热应力场的影响,基于铸轧的对称性采用ANSYS软件建立了三维几何和有限元模型。在ANSYS软件中采用smart-sizing算法进行网格划分。进行了一系列不同工艺参数下的三维温度场和热应力数值模拟。结果表明,随着浇注温度的升高,液相区和液固两相区的长度都增加;随着辊/薄板间接触的对流换热系数的增大,液固两相区的长度减小;随着浇注温度和铸轧速度的提高,两相区的长度增大。将优化的工艺参数(铸造速度2m/min、浇注温度640℃、换热系数15kW/(m2·℃)及水淬)用于镁合金铸轧试验,得到平均晶粒尺寸为50μm的镁合金板坯。三维仿真结果能更好地理解相变区的温度变化和铸轧过程中热裂纹的形成机理,为设计和优化镁合金铸轧的工艺参数提供帮助。     

AZ31B铸轧镁合金板材的预变形温热拉深

针对AZ31B铸轧镁合金板材温热拉深性能差的问题,提出预变形温热拉深工艺。对AZ31B铸轧镁合金板材在20～220℃进行预变形温热拉深实验研究。结果表明:预变形使铸轧镁合金板材的拉深性能明显改善,使AZ31B铸轧镁合金板材具有最佳拉深性能的冲头温度范围(20～95℃);凹模温度选择在160～220℃范围内,铸轧镁合金板材具有良好的拉深性能,极限拉深比可达到2.26;随着拉深成形温度的升高,工件中动态再结晶晶粒数量逐渐增加,220℃拉深成形时工件中再结晶晶粒分布趋于均匀。     

镁合金板带铸轧-等温轧制关键技术研究

针对镁合金连续铸轧开坯轧制技术存在的瓶颈问题,通过设计新型前箱铅塞控流装置、铸辊温度分区可调装置和本机倾角可调的新型镁合金铸轧机。研究了铸轧镁合金板带轧制高精度自动控制理论,建立了镁合金轧制专用弯辊模型、张力控制模型、轧制力模型、液压AGC控制模型、轧辊与板带温度控制模型,开发了镁合金薄板/带炉卷等温轧制工艺新方法及相应的装备技术。有效克服了镁合金板材微裂纹缺陷、晶粒细化、织构类型转变及基面织构弱化不足的问题。这对提高镁合金板材性能和质量,降低成本,提高生产率,节约能源,减少排放,具有重要的理论意义和实用价值。