Mg-Y-Nd-Zn镁合金冲击变形结构特征的电子显微研究

利用扫描及透射电子显微技术对点冲击变形Mg-Y1.5-Nd0.6-Zn0.4合金的显微结构特征进行了研究。结果表明点冲击变形镁合金的主要变形模式包括形成孪晶与剪切带。其中孪晶的主要类型为{1121}、{1011}与{1012}孪晶。此外,孪晶与剪切带之间存在交互作用,进而在一定程度上改变孪晶相对基体的取向差。     

AZ91镁合金中变形孪晶与析出相交互作用结构的电子显微学研究

本文综合利用透射电子显微镜(transmission electron microscopy, TEM)及高分辨透射电子显微镜(high resolution transmission electron microscope, HRTEM)电子显微表征技术,对冲击变形时效AZ91镁合金中变形孪晶与β-Mg₁₇Al₁₂析出相交互作用引发的变形结构进行了观察和表征。结果表明：(1) β析出相阻碍■孪晶生长使其界面形成台阶结构导致孪晶板条呈现粗细不均的形貌,更严重的交互作用可导致孪晶界发生大角度弯折,同时诱发基体中扭折带的形成以协调孪晶变形;■孪晶与β析出相的交互作用会产生局域应力集中,导致连锁诱发■孪晶形核,表明孪晶与析出相的交互作用可以促进孪晶形核。     

激光喷丸强化变形镁合金的疲劳寿命数值分析

以ABAQUS和MSC.fatigue软件为平台, 建立了激光喷丸强化前后试样疲劳寿命及薄弱位置预测的有限元分析模型。为研究材料强度对激光喷丸强化效果的影响, 以AZ31B和ZK60两种不同强度变形镁合金为对象, 对激光喷丸强化后的残余应力和塑性变形进行了分析, 并预测了喷丸前后的疲劳寿命, 两种材料的疲劳寿命增益分别为112.04%和181.2%。结果表明, 高强度材料激光喷丸强化效果优于低强度材料。     

激光喷丸强化ZK60变形镁合金的疲劳性能研究

为研究激光喷丸对高强度变形镁合金ZK60疲劳性能的影响机理,使之适应交变应力结构件的工作需要,进行了激光喷丸强化表面改性和拉伸疲劳性能实验。实验结果表明,在激光喷丸强化区域获得有益的残余压应力,产生硬化效应,表面塑性变形的微小区域,变形轮廓曲线波动范围较基体小,增加喷丸次数可增强激光喷丸的强化效应。经3次激光喷丸后,中心孔疲劳试样的平均疲劳寿命由未喷丸试样的78023次提高到125641次,寿命增益达61%。从断口来看,激光喷丸强化主要是改变了裂纹源萌生位置,延缓了裂纹扩展速率,对瞬断区无明显影响。激光喷丸强化为镁合金的抗疲劳制造提供了新的途径。     

形变镁合金微观组织与织构的EBSD研究

镁合金具有密排六方结构,变形时易形成基面织构,室温塑性差。研究镁合金变形过程中微观组织及织构的演变规律是解决以上问题的关键。近几年发展起来的电子背散射衍射（EBSD）自动分析技术是研究材料微观组织及织构的一种非常有效的分析手段。本文分别举例介绍了EBSD技术在形变镁合金轧制过程微观组织与织构演变、拉伸孪晶界面和动态再结晶研究中的应用。     

薄板长直结构激光-电弧复合焊条件下焊接变形数值模拟

基于通用有限元软件MSC. Marc开发了考虑材料非线性、几何非线性和边界非线性的热-弹-塑性有限元计算方法来模拟薄板长直结构的焊接变形。采用所开发的数值模拟方法,计算了含有两条焊缝的薄板长直焊接结构在激光-电弧复合焊接条件下的焊接变形,并研究了焊接顺序、焊接热输入和两条焊缝的热输入比对焊接变形的影响。数值模拟结果表明：在本研究所采用的拘束条件下,焊接顺序对焊接变形有显著影响;对于非对称焊接结构,先焊局部刚度较大焊缝产生的焊接变形相对要小些;在两条焊缝热输入相同的情况下,焊接结构的变形大小与焊接热输入大小呈现正相关关系;两条焊缝的热输入比对于非对称结构的焊接变形也有较大的影响。     

AZ91D变形镁合金激光焊接头的微观组织与机械性能

对6.3mm厚AZ91D变形镁合金进行CO2激光对接焊试验,激光功率为3500 W,焊接速度为2.5m/min,离焦量为+2mm,氩气流量为10L/min,并采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和电子万能拉伸试验机考察接头的微观组织、拉伸性能和接头的断口形貌。结果表明:在此工艺参数下,接头焊缝成形良好;焊缝区由细小的α-Mg等轴晶基体组织和沿晶界分布的β-Mg17Al12组成,但存在微观气孔和微裂纹等缺陷;部分熔化区宽度很窄,为5080μm,靠近焊缝区一侧晶粒局部熔化,靠近母材一侧晶粒未熔化;接头抗拉强度(UTS)为232 MPa,延伸率约为6%,分别为母材的90%和25%;接头在焊缝区断裂,断口形貌表明为韧脆混合断裂。     

中厚板铝合金激光-MIG复合焊过程应力与变形研究

采用ANSYS对中厚板铝合金的激光-MIG复合焊接过程进行数值模拟,分析激光-MIG复合焊接过程中温度场、残余应力及焊接变形的分布情况。结果发现,由于工件表面与内部的散热速度差异,温度场呈现中间高、周围低、以焊缝为中轴线的椭圆形分布。随着焊接的进行,工件的等效应力在不断增大,焊接过程中工件两侧出现>300 MPa的高应力区;随着工件的冷却,工件两侧刚性固定面的应力集中开始不断消退,且高应力区在工件冷却后消失。工件完全冷却后,高应力区域主要集中分布在焊缝周围,最高值可达175 MPa,工件两侧应力分布较为均匀,在125～130 MPa范围内。焊后工件总变形呈现以焊缝为中轴线的椭圆形分布,焊缝两侧单位变形量最高可达0.19,焊缝部位单位变形量为0.09。     

钛酸锶钡-氧化锌复合陶瓷的结构与介电性能

分别采用熔盐法和固相反应法预制的Ba0.85Sr0.15TiO3(BST)粉体,制备了BST-ZnO复合陶瓷。对陶瓷的晶相组成、微观形貌特征及介电性能进行了研究。结果表明,BST-ZnO复合陶瓷微观结构及介电性能受BST粉体性质的影响显著。以熔盐法预制BST粉体时,陶瓷的ZnO晶粒显著长大,其εr可达104量级。而以固相反应法预制BST粉体时,陶瓷的ZnO晶粒较小。当r(BST:ZnO)=0.4时产生纤维状ZnO晶粒,并在16~20℃附近出现与BST材料相似的相变特征。     

Mg-Gd-Y-Zn合金中长周期堆垛结构形成的原位准动态背散射电子显微研究

本文利用原住准动态背散射电子显微像(BSE)并结合透射电镜观察研究了MgGd1.8 Y0.8Znx(at.%)(x=0.12,0.8,1.3)合金中长周期堆垛结构(LPS)的形成及生长形态.结果表明,当Zn含量较少时(x=0.12),铸态和各种热处理状态的合金中都未形成LPS.而在Zn含量相对较多的铸态合金(x=0.8,1.3)中,发现6层周期LPS的形成,而且Zn含量越多,LPS的体积分数越大.在300℃进行热处理时,LPS可以沿Mg基体{0001}面生长,原位准动态BSE观察可以直接揭示与LPS的生长相关的形貌变化.     

凝固条件对Mg-Zn-Y合金中长周期堆垛结构的影响

应用透射电镜研究了快速凝固,常规凝固以及热处理后Mg97Zn1Y2合金中长周期堆垛结构(LPS)的形成、结构和变化特征.结果表明,快速凝固带状材料中,18R类型的LPS首先在网状第二相中形成,573 K时效20 h后,18R有向6H转变的趋势.铸态合金中LPS主要为6层堆垛结构,这种结构在573 K时效50 h后仍然保持稳定.铸态合金在823 K热处理10 h后,LPS趋于溶解,但镁基体中仍可现察到6层堆垛的LPS的存在.通过不同的凝固和热处理过程,可以获得不同结构和分布状态的LPS.     

室温下动态塑性变形下AZ31镁合金的孪生特征及织构变化的EBSD表征

在轧制镁板材纵截面(即RD-ND面)分别切出样品轴绕法向(ND)方向旋转0°、30°、60°和90°的4种样品,并对它们进行室温下的动态塑性变形(dynamic plastic deformation,简称DPD)。EBSD分析方法应用于样品的微观组织及织构变化的表征方面,发现随着角度的增大孪生体积分数逐渐增大。60°和90°的变形样品中,只存在86°〈1 210〉和60°〈10 10〉两种界面关系,且数量很多。在0°变形样品中,除极少量的{10 12}拉伸孪晶外,基本上都是{10 11}-{10 12}二次孪晶。30°变形样中,{10 12}拉伸孪晶和{10 11}-{10 12}二次孪晶为主要的孪晶形式。