ICAE对汽车用AZ31镁合金板材组织性能影响实验研究

汽车轻量化需要细化金属晶粒,提高板料综合性能,因而研究并优化模具结构、改善变形过程成为AZ31镁合金板材塑性成形工艺当前的研究内容。提出了减径通道转角(ICAE)挤压工艺。试验研究了ICAE制备的200 mm×2 mm的AZ31镁合金板材组织与性能,结果表明:在ICAE过程中,通过晶粒破碎和动态再结晶可以显著细化合金晶粒,挤压后的平均晶粒尺寸约为2~4μm,且晶粒大小均匀,力学性能较传统方法成形的挤压板材大幅度提高。     

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。     

汽车用AZ31镁合金板材轧制工艺研究

采用光学显微镜(OM)、硬度测试等手段研究了轧制温度和压下率对AZ31镁合金铸轧板材显微组织和硬度的影响。结果表明:轧制温度350℃和总压下率72%轧制的AZ31镁合金试样组织中有大量孪晶出现,细小的再结晶晶粒分布在孪晶内部和α相晶界处,将大尺寸晶粒分割成较小晶粒,未发生再结晶的晶粒明显发生扭曲变形,组织得到明显细化。在350～410℃,随着轧制温度的升高,AZ31镁合金试样平均晶粒尺寸逐渐增大,试样硬度逐渐降低。轧制温度350、380、410℃,总压下率72%时,试样的硬度分别为86.6、84.7、79.5HV。     

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。     

镁合金AZ31B板材热拉深成形工艺研究

镁合金(AZ3lB)板材的成形性能可以通过热拉深试验来进行观察评估。成形温度选择在100-400℃之间。以获得适合成形的最佳温度范围。使用有限元方法分析了主要工艺参数对坯料成形质量的影响。试验结果表明。成形温度低于200℃时坯料很脆，高于400℃叶坯料表面易发生氧化而不适合成形。当成形温度选择在300一350℃之间。压边力在6-15kN(单位压边力q为0．7—1．7MPa)之间时镁合金具有较好的成形性能，能成功拉深出质量好的筒形件。数值模拟结果表明，坯料与模具间的摩擦因数对产生破裂的影响较压边力的影响程度大。     

AZ31镁合金板材弯曲行为的研究

对AZ31镁合金轧制过后的中厚板进行弯曲行为研究,以探究温度对镁合金板材的弯曲的影响以及弯曲过程中镁合金板材组织变化。结果发现,弯曲断裂应力随温度升高而大幅下降,其主要原因是温度升高导致非基面滑移和孪生被激活使得板材的变形抗力下降。通过模拟弯曲过程得到镁板内侧主要受压应力,外侧主要受拉应力,实际卷取过程中断裂应变大于弯曲断裂应变。在100℃弯曲过程中镁板的拉伸区产生孪晶数量远少于压缩区,拉伸区再结晶晶粒占比为2.10%,变形晶粒占比高,大部分晶界为小角度晶界,位错密度大,（0001）极密度点在轧制接触面法向（ND）方向聚集,晶粒c轴取向向ND方向转动,导致拉伸区变形程度大、协调性差,更易发生断裂。     

连续挤压工艺生产AZ31镁合金板材的实验研究

本文利用连续挤压技术的单、双杆进料方法试验生产了尺寸为160mm×8mm, 170mm×4mm和160mm×3mm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239MPa,平均延伸率为15%。宽厚比由20增加到53,可获得5μm细化晶粒的镁合金板材。随挤压轮转速提高,板材抗拉强度降低,是由于温度升高会导致晶粒尺寸变大。     

基于Deform的AZ31镁合金板材挤压工艺的有限元模拟

为了研究温度对镁合金板材挤压的影响,通过Deform-3D对挤压速度10 mm/min和挤压温度300、350、400、450℃以及挤压温度400℃和挤压速度10、50、100、200 mm/min条件下的AZ31镁合金板材成形过程进行了数值模拟。结果显示,随着挤压温度升高,有效应变增大,流变应力减小。随着挤压速度增大,有效应变增大,有效应力随之增大。板材挤压过程中,板材的边部出现卷曲现象,距中心越远的部位有效应变越小,挤压变形也不均匀。因此,在挤压时需要根据实际情况选择合适的挤压温度。     

AZ31镁合金板材的冲压性能

通过对异步轧制后的AZ31镁合金板材在杯突试验机上进行冲压试验,以此来研究AZ31镁合金板材的冲压性能.采用热轧态AZ31镁合金板材在异步轧机上进行不同压下率轧制,采取空冷,然后对单道次异步轧制后的板材进行退火处理.对退火处理后的板材切块、打磨,在杯突试验机上进行冲压试验,测量板材的杯突值,通过拉伸试验测得冲压性能指标...     

AZ31镁合金板材等温弯曲实验研究

对AZ31镁合金板材的等温弯曲变形过程进行了数值模拟,分析了其变形特点以及金属流动规律,确定了合理的变形参数,即弯曲凸模半径为8 mm,凸模间距为38 mm。同时,研制了AZ31镁合金板材的等温弯曲实验装置,并对AZ31镁合金板材在不同变形温度下进行了不同道次的等温弯曲实验研究,分析了镁合金板材微观组织的变化规律。AZ31镁合金板材经过等温弯曲变形后,其室温伸长率达到17.1%,而原始AZ31镁合金板材的室温伸长率为12.4%,提高了42%。     

轧制工艺对铸轧AZ31镁合金板材组织的影响

观察了铸轧AZ31镁合金板材经不同异步比轧后试样的显微组织。结果表明,与同步轧制相比,异步轧制能显著降低AZ31镁合金的动态再结晶温度,细化晶粒,并且提高其低温轧制时的成形能力,无需中间退火处理即可制备出最终厚度为0.7 mm的镁合金薄板。同时,异步轧制能够明显减弱板材的基面织构,但其强度并不随异步比增加呈现明显的单调递减规律。     

弯轧工艺对AZ31镁合金板材性能的影响

为了研究弯轧工艺对AZ31镁合金板材性能的影响,将其加热到350℃,在上辊250℃和下辊150℃的异步轧机上以1∶1.2的异速比分别进行了12道次的"反复弯轧"和"弯轧加平轧交替"的轧制,对两种轧制的板材进行了单向拉伸,借助光学显微镜和X射线衍射仪对两种轧制试样的微观组织和织构进行了分析。结果表明:两种轧制均能改善镁合金板料的室温塑性,"弯轧加平轧交替式"的效果更好,其伸长率为20.3%,几乎是"反复弯轧"的两倍以上。"反复弯轧式"试样在整个截面上都有反常长大的晶粒,而"弯轧加平轧交替"的晶粒反常长大仅在板料中部出现,其板料出现{1010}面的织构组分,说明该成形使镁合金发生柱面滑移。     

AZ31镁合金板材超塑性气胀成形研究

研究了AZ31镁合金板材不同工艺条件下的气胀成形性能。实验表明,胀形高度随温度的升高而增大,且应变速率敏感指数值均大于0．3。在673 K,0．7 MPa下胀形25 min所得的胀形件胀形高度达23．34 mm,高径比为0．67。由金相及SEM电镜观察可知,在胀形件的顶端晶界处聚集了大量空洞。通过动态再结晶,晶粒得到了很大细化。并且随变形程度的增大,晶粒细化更明显。AZ31镁合金板材的超塑性胀形主要由晶界滑移控制,动态再结晶则为重要的辅助机制。     

AZ31镁合金板材超塑性气胀成形研究

研究了AZ31镁合金板材不同工艺条件下的气胀成形性能。实验表明，胀形高度随温度的升高而增大，且应变速率敏感指数值均大于0.3。在673K,0．7MPa下胀形25min所得的胀形件胀形高度达23．34mm，高径比为0．67。由金相及SEM电镜观察可知，在胀形件的顶端晶界处聚集了大量空洞。通过动态再结晶，晶粒得到了很大细化。并且随变形程度的增大，晶粒细化更明显。AZ31镁合金板材的超塑性胀形主要由晶界滑移控制，动态再结晶则为重要的辅助机制。     

AZ31B镁合金板材冲压成形性能研究

由于镁合金板材的冲压产品具有较好的力学性能和表面质量而成为镁合金材料应用的一个趋势。然而,目前它的许多成形性能参数尚未研究,这也影响了镁合金冲压成形工艺的设计。为丁研究镁合金薄板的冲压成形性能,试验得到了一些成形性能参数,并为镁合金冲压成形的有限元模拟提供了重要的试验参数。     

镁合金AZ31B板材热拉深成形工艺参数优化

在不同温度、不同压边力和不同拉深速度下，针对厚度为0．8mm的AZ31B镁合金板材的成形性能用有限元分析软件进行模拟与分析。在25～220℃的温度范围内，采用直径为140mm的坯料进行冲压成形，研究成形温度、拉深速度以及压边力对AZ31B镁合金板成形性能的影响。结果表明：成形温度为200℃时的极限拉深比达到了2.8；成形温度在200℃以下时，随着成形温度的升高。镁合金板材的成形性能越来越好。这证明AZ31B镁合金具有良好的热拉深性能；此外，拉深速度和压边力对AZ31B镁合金的拉深成形也有重要影响。     

AZ31镁合金板材室温拉深破裂行为

为了探索提高AZ31镁合金板材室温冲压性能的途径,通过断口形貌分析,对板材室温拉深变形过程中的破裂机理进行了研究.结果表明,室温下,对于普通轧制板材,在拉深比达到1.2后即在冲头肩部发生破裂;对于等径角轧制板材.其拉深比可达1.6以上;当拉深比达到1.8时,在杯形件凸缘发生破裂,断面光滑平整.为解理断裂.这主要与板材在拉深变形中的应力应变状态和其非基面织构有关.单向拉伸与断口分析表明其冲压性能和破裂行为的差异,主要是因为这两种板材织构不同所致.     

大规格AZ31B镁合金板材开发

选用商业AZ31B镁合金扁锭,通过板坯均匀化处理及两火次热轧后获得大规格镁合金板材成品,通过热处理调整板材的组织和性能。结果发现,均匀化处理消除了板坯枝晶,完成第二相的部分溶解和组织均匀化。成品组织中既有细小的动态再结晶,又存在粗大的晶粒和孪晶。该工艺下板材在250℃退火完成再结晶。随退火温度的升高,强度降低,塑性增加。