AZ31镁合金板等应变速率挤压研究

本文设计了等应变速率模具,将等应变速率挤压技术应用于AZ31镁合金板材挤压。采用有限元软件对等应变速率挤压和传统挤压分别进行模拟仿真。对比研究了镁合金挤压过程中,分别使用等应变速率模具和传统模具时,金属流动速度场、等效应变场、模具出口温度场、平均应力场等坯料主要场变量的变化规律。研究结果表明：在本文设定的具体工况下,使用等应变速率模具挤压使金属流动速度场、等效应变场、模具出口温度场和应力场分布的均匀性分别提高了13.5%,43.2%,7.6%和13.4%。两种模具的出口处板材的等效应变均是从中心向边缘逐渐增加,温度场均呈现中心部分基本保持稳定,靠近板材边缘部分逐渐降低趋势,且等应变速率模具出口处板材温增小于传统模具。等应变速率模具减小了模具出口附近板材拉应力出现的范围,且在模具出口处等应变速率挤压板材的平均压应力大于传统挤压。     

高应变速率对挤压态AZ61镁合金力学行为的影响

采用光学显微镜对挤压态AZ61镁合金的显微组织进行了观察,利用Hopkinson杆杆测试技术对挤压态AZ61镁合金进行了高应变速率冲击拉伸试验,测定了该合金在不同应变速率下的完整动态应力-应变曲线;对该合金在高应变速率下动态应力-应变行为及其应变速率对挤压态AZ61镁合金的屈服行为及其断裂机制的影响进行了分析.结果表明,在整个加载过程中,材料的弹性模量变化很小;在拉伸过程中,该材料表现出明显的屈服点.随着应变速率的增加,材料的抗拉强度相应增大,失稳应变相应减小,但表现出的应变速率强化效应不明显.采用SEM对其断口进行分析,结果表明挤压态AZ61镁合金拉伸断口对应变速率不敏感,表现为以韧性为主伴有少量解理特征的混合断裂.     

应变速率与温度对AZ31B镁合金板材各向异性的影响

由于镁合金复杂的变形机制以及现有制备工艺不够成熟,导致其各向异性明显,力学性能不太稳定,对镁合金成形性能有较大影响,因此,对镁合金板材各向异性的深入研究具有非常重要的意义。对AZ31B镁合金轧制板材进行了单向拉伸试验,主要研究其在不同应变速率和不同温度条件下的各向异性。结果表明:室温下,AZ31B镁合金力学性能随着应变速率的变化呈现出不同程度的各向异性,且45°方向试样的力学性能优于其他两个方向的;随着温度的升高,其力学性能的变化趋势在三个方向上均一致,强度的各向异性行为逐渐减弱,当温度升高到400℃时,强度的各向异性现象基本消失。     

等通道角挤压变形AZ31镁合金的变形行为

研究挤压态和等通道角挤压(EcAE)态AZ31镁合金的变形行为与微观组织的相关性.结果表明,ECAE态AZ31镁合金的室温拉伸屈服强度与晶粒尺寸之间表现出反Hall-Petch关系,且拉压不对称性明显减弱;在室温压缩时表现出应变速率敏感性,并随变形温度升高,应变速率敏感性因子变大.挤压态合金的晶粒度为20 μm,具有典型的挤压丝织构,主要变形方式为基面位错滑移和孪生,导致了合金中明显的拉压不对称性.ECAE态合金平均品粒尺寸约为2μm,织构相对随机化,导致合金压缩时孪生比率明显下降,其他变形模式比率增加,提高了变形抗力,降低了拉压不对称性.ECAE态AZ31镁合金压缩的激活能接近其晶界扩散激活能,晶界滑移在一定程度上导致了合金的反Hall-Peteh关系的出现以及应变速率敏感性的增强.     

AZ31镁合金挤压薄板织构及力学各向异性

研究AZ31镁合金挤压薄板的显微组织、织构及室温下板面内各不同方向的力学性能。织构分析表明,挤压薄板主要有{0002}<1-010>和{10-10}<11-20>2种织构组分。拉伸测试结果显示,沿挤压方向屈服强度最高,达到200.4MPa,这是由于这种取向基面滑移和{1-012}锥面孪生均不能开动,发生织构强化的结果;与挤压方向呈45°方向伸长率最高达19.0%,这是由于具有{10-10}<11-20>织构组分晶粒的基面滑移开动;与挤压方向呈90°方向屈服强度最低仅为挤压方向相应值的一半左右,这是由于具有{10-10}<11-20>织构组分晶粒发生了{10-12}锥面孪生。     

应变路径变化对AZ31镁合金力学行为的影响

以挤压态AZ31镁合金棒材为原材料,在室温下沿着∥ED和⊥ED的方向进行预变形实验,模拟二辊皮尔格冷轧过程中减壁段横截面瞬时变形应力状态,接着对预变形试样取样进行二次压缩,利用电子背散射衍射（EBSD）对2次变形之后的微观结构进行表征。研究了应变路径变化情况下组织和织构对力学行为的影响。结果表明,预变形使AZ31镁合金的屈服强度提高,其主要原因是预变形产生的拉伸孪晶导致晶粒细化和位错密度增加。并且孪晶的出现会改变晶粒的取向,基面织构弱化（或孪生织构增强）在改善AZ31镁合金力学性能方面可能起到更重要的作用。∥ED-3%和⊥ED-3%试样的屈服强度分别提高了66.7%和6.6%。     

预制孪晶对AZ31镁合金板材高速变形行为的影响

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)测试预孪晶AZ31镁合金板材在应变速率分别约为800、1200和1600 s-1时的动态真应力-真应变曲线.通过自编程软件及电子背散射衍射(EBSD)技术分析预孪晶试样在高应变速率前后微观组织和织构的演变.结果表明:沿横向(TD)预压缩后再沿着轧制方向(RD)复合预压缩可促进AZ31镁...     

变形温度对AZ31镁合金等通道转角挤压变形行为的影响

通过建立镁合金等通道转角挤压过程的热力耦合有限元分析模型,对其变形过程中的温度场分布进行分析,并通过微观组织观察和XRD分析,获取变形温度对镁合金变形行为的影响规律。结果表明:等通道挤压过程中试件温度分布不均匀,在模具转角剪切部位温度显著升高,且存在明显的温度梯度。XRD分析和微观组织观察显示,AZ31镁合金变形后,锥面衍射强度显著增强,且镁合金的再结晶速度随着变形温度的升高而显著加快。结合变形过程中温度场的分布状况,建议AZ31镁合金等通道转角挤压的合理变形温度设定为250℃。     

挤压态AZ31镁合金拉伸变形织构分析

根据X射线衍射图谱绘制了晶面反极图,研究了拉伸变形对挤压态AZ31镁合金织构的影响.结果表明,挤压态AZ31镁合金具有明显的(0002)基面织构,且存在C轴与挤压方向呈16°～21°角分布的倾斜基面织构.拉伸变形使基面织构弱化,(1010)柱面沿C轴发生了45°角的转动.     

连铸AZ31镁合金的热挤压变形组织与性能(英文)

文章研究了电磁连铸AZ31镁合金经热挤压变形后的微观组织和力学性能。结果表明,挤压过程中的动态再结晶能够显著细化晶粒,局部细晶区的平均晶粒为2μm。与铸态合金相比,挤压后的AZ31镁合金具有更细小的晶粒和更均匀的微观组织。挤压变形后产生强烈的基面织构;挤压后材料的力学性能显著提高。屈服强度、抗拉强度和断面收缩率随着挤压比的增大而增大。挤压比为25时,屈服强度、抗拉强度和断面收缩率分别为259MPa,357MPa和30.5%,比铸态合金分别提高了86.33%,64.52%和67.40%。随着挤压比的增大,晶粒细化效果更为明显,微观组织更均匀。断口形貌分析表明,挤压变形后材料由韧脆混合型断裂,转变为韧性断裂。     

Low cycle fatigue properties and cyclic deformation behavior of as-extruded AZ31 magnesium alloy

The low cycle fatigue(LCF)properties of as-extruded AZ31 Mg alloy were investigated under total strain amplitudes in the range of 0.4%-1.2%with strain rate of 1×10- 2s -1.Due to the twinning effect in compression during loading and the detwinning effect during unloading,the alloy showed an asymmetric hysteresis loop.The cyclic stress response exhibited cyclic hardening at high total strain amplitudes.The cyclic deformation behaviors were discussed using the Coffin-Manson plot,which divided the plastic strain amplitudes into the tension side and the compression side.Through the LCF tests that were started from either tension or compression under a total strain amplitude of 1.0%,the interaction between the twinning effect and dislocation was analyzed.The twinning effect during the LCF test and the variation of the dislocation density were investigated using optical microscopy and transmission electron microscopy,respectively.     

Effect of temperature on mechanical behavior of AZ31 magnesium alloy

Strain rate sensitivity and tension/compression asymmetry of AZ31 magnesium alloy at different temperatures and strainrates were investigated.Both of mechanical behaviors are temperature dependent.Strain rate sensitivity increases with increasingtemperature.Thermally activated slip is the source of strain rate sensitivity.At the temperature below or near 373 K,strain ratesensitivity is very little.Tension/compression asymmetry in yielding decreases with increasing temperature.Twinning is the reasonof tension/compression asymmetry.At the temperature above or near 573 K,the material shows little tension/compressionasymmetry of the flow stress.     

Nd在挤压态AZ31镁合金中的行为及作用

通过金相显微镜、SEM和XRD观察研究挤压态AZ31-xNd镁合金的微观组织和析出相,并测试合金的室温和高温力学性能。结果表明:Nd在合金中以Al2Nd和Mg12Nd化合物形式存在,且随着Nd量的增加,其数量增加;Nd使合金的晶粒细化、室温和高温性能提高。加入0.6%Nd的合金晶粒尺寸由未加Nd时的26μm降至约10μm,加入0.6%Nd合金的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为325MPa、247MPa和18.1%。含Nd合金的抗拉强度和屈服强度随温度升高而下降,而伸长率随温度的升高而增加。     

Mg2Si强化相对AZ31镁合金挤压组织与力学性能的影响

通过Al-Si中间合金取代Al添加,并经热挤压成形,在AZ31镁合金中引入Mg₂Si强化相。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、电子万能试验机等研究了Mg₂Si强化相对AZ31镁合金挤压组织与力学性能的影响。结果表明,添加Al-Si中间合金后的Mg-3(Al-Si)-Zn挤压组织呈现明显的双峰分布特征,Mg₂Si颗粒相可通过粒子激发形核(PSN)作用促进动态再结晶,在碎化的Mg₂Si颗粒相周围,合金组织显著细化,形成明显异于其他正常尺寸晶粒的细晶区。引入Mg₂Si强化相后,Mg-3(Al-Si)-Zn挤压态合金的屈服强度和抗拉强度都得到提高,分别达到175和269 MPa,同时伸长率略有降低。     

AZ31镁合金晶粒细化对其力学性能的影响

搜集了大量国内外有关AZ31镁合金经过不同加工工艺后不同晶粒尺寸所对应的力学性能的文献资料,对它们的分析研究表明,加工工艺的不同、晶粒细化到一定程度变形机制的改变、织构的软化及晶界参与滑移的影响,在一定条件下合金晶粒的细化并不能提高AZ31镁合金的强度性能。     

Influence of homogenizing on mechanical properties of as-cast AZ31 magnesium alloy

Forward extrusion experiments of as-cast AZ31 magnesium alloy were conducted at different temperatures and different extrusion ratios using the as-cast billets with and without homogenizing treatment. The mechanical properties of pre- and post-extrusion of the two kinds of billets were investigated. Experimental results show that the mechanical properties of post-extrusion of the two kinds of billets all are obviously improved compared with those of pre-extrusion. The elongation of post-extrusion using the billet with homogenizing is higher than that without homogenizing, but the tensile strength is lower than that without homogenizing. When the extrusion ratio increases, the elongation and tensile strength of post-extrusion of two kinds of billets all will increase obviously. When the extrusion temperature of billet without homogenizing increases, the tensile strength of post-extrusion will decrease obviously and the elongation of post-extrusion will change to a small extent. For the billet with homogenizing, the tensile strength of post-extrusion will decrease in some sort when extrusion temperature increases.     

Effects of yttrium addition on microstructure and mechanical properties of as-extruded AZ31 magnesium alloys

The effects of yttrium addition on microstructure and mechanical properties of as-extruded AZ31 magnesium alloys were investigated by OM,XRD and SEM.The results show that the addition of yttrium results in the formation of a new phase,Al_2Y. When the addition of yttrium is higher than 1.48%-2.91%(mass fraction),another new phase,Al_3Y_5Mn_7,forms,and the amount ofβ-Mg_(17)Al_(12) phase in the AZ31 alloy decreases sharply.The tensile test at room temperature indicates that the yield strength of as-extrude...     

高应变速率下AZ31镁合金的各向异性及拉压不对称性

采用分离式霍普金森拉杆及压杆装置,研究挤压态AZ31镁合金高速变形下的各向异性及拉压不对称性,并从微观变形机制的角度探讨具有强烈初始基面织构的挤压态镁合金各向异性及拉压不对称性产生的原因。结果表明:在高速变形条件下,依据加载方向及应力状态挤压态AZ31镁合金的拉伸行为表现出很强的各向异性,但压缩行为的各向异性不明显;在挤压方向表现出很强的拉压不对称性,而在垂直于挤压方向的拉压不对称性很低。挤压态AZ31镁合金宏观上的各向异性及拉压不对称性是由于不同的微观变形机制所引起的。沿挤压方向拉伸的主要变形机制为柱面滑移,沿垂直于挤压方向拉伸及压缩的主要变形机制为锥面滑移;沿挤压方向压缩时初始变形机制为拉伸孪晶,当变形量为0.08(8%)左右时由于孪晶消耗殆尽,变形变而以滑移的方式进行。