热处理工艺对变形ZK60镁合金组织与性能的影响

采用拉伸试验、金相分析、SEM和TEM等方法测试和分析ZK60镁合金在挤压态、T5、T6及双级时效态下合金的力学性能和显微组织.结果表明,经过T5时效处理后,合金屈服强度和伸长率提高,而T6时效处理对合金的强度和伸长率影响不大,双级时效可明显提高合金的强度,但是伸长率稍有降低.经T5、T6时效后,合金中析出大量细小弥散的β'1相,为合金的主要强化相,双级时效能提高β'1相的析出密度,从而提高合金的强度.ZK60挤压态和T5态合金的断裂方式为混合型断裂,而T6和双级时效的断裂方式为解理断裂.     

热处理工艺对挤压变形ZK60镁合金组织与力学性能的影响

采用硬度检测、拉伸实验、金相分析、TEM分析等方法测试和分析了ZK60合金在铸态、挤压态、固溶态及T5和T6时效态下的硬度、强度和显微组织等。结果表明：ZK60镁合金在塑性变形和不同热处理状态下硬度和强度等力学性能变化明显。经过挤压和T5热处理后，ZK60合金的硬度和强度都大幅度提高。ZK60合金挤压后进行T5处理，其强度要比T6处理的强度明显要高，这与T5状态下合金中析出强化相分布更加密集和细小有关，T6热处理时，由于第二相尺寸以及相互间距都较大，因此强化效果反而不如T5状态。     

形变热处理对ZK60镁合金组织性能的影响

对ZK60镁合金进行了热挤压、热处理实验,并对挤压态、挤压后T5处理态、挤压后T6处理态试样分别进行了室温拉伸试验,并观察其金相组织.结果表明:铸态ZK60镁合金热挤压后,在晶粒细化同时,有大量细小点状第二相析出,使其综合力学性能明显提高.挤压后直接时效的T5态试样,其抗拉强度比挤压态有所提高,伸长率稍有降低;挤压后经T6处理的试样,抗拉强度和伸长率均比挤压态、挤压+T5态的低.     

ZK60镁合金薄板光纤激光焊接工艺

主要对厚度为2 mm的ZK60镁合金薄板进行光纤激光焊接工艺研究,分析研究了焊接接头各区域的显微组织和相组成,研究了激光焊焊接速度对ZK60镁合金焊接接头组织的影响规律。试验结果发现,ZK60镁合金焊接时采用适当焊接速度(1 200 mm/min≤v≤2 200 mm/min),焊接接头成形美观,焊缝鱼鳞纹均匀细密,无明显裂纹、咬边及焊瘤等表面缺陷,焊缝上表面有明显的下塌。在一定的激光功率(1 400 W)下,随着焊接速度的提高,熔池体积减小,焊缝的熔宽明显变窄,晶粒尺寸减小,熔合区晶粒的结晶形态变化趋势为胞状晶到树枝晶一直到等轴树枝晶;焊缝组织主要是α-Mg基体和呈连续网状分布于晶界上的Mg-Zn相,该相以颗粒状偏析于晶界。     

热处理对ZK60镁合金组织与力学性能的影响

研究固溶和时效热处理工艺对铸态ZK60镁合金显微组织与力学性能的影响.结果表明,当固溶处理条件为400 ℃下保温10 h、时效处理温度为150.c时,ZK60合金中析出相随时效时间的延长而增加,直至30 h.当时效温度升至200℃时,析出相体积分数在时效时间为15～20 h时达到最大值.室温拉伸实验表明,高密度第二相析出物有利于提高合金的强度和靼性.优化的热处理工艺条件为400℃固溶10 h随后于150℃时效30 h,得到的镁合金兼具有高的强度与塑性综合性能.     

时效温度对ZK60镁合金组织和性能的影响

对ZK60镁合金在100～220℃进行时效处理,通过金相组织分析、断口扫描分析及力学性能测试,研究了时效温度对ZK60镁合金的显微组织与力学性能的影响.结果表明:时效处理能明显改善ZK60镁合金的组织和力学性能.其力学性能随时效温度升高呈规律性变化,网络结构是力学性能变化的主要原因.得出ZK60镁合金力学性能的优化时效温度为190℃.     

大规格ZK60镁合金坯料半连续铸造工艺研究

采用半连续铸造工艺制备了500mm的大规格ZK60镁合金坯料。采用多次低压转注移液和静置技术净化镁合金熔体,分析了工艺参数对坯料冶金质量的影响,确定了合理的工艺参数区间,并对镁合金铸锭的主要冶金缺陷的形成机制及组织特征进行了研究。结果表明,铸造速度过大或二次冷却水的流量过大导致铸锭中心附近形成通心裂纹缺陷。大规格ZK60镁合金半连续铸锭的显微组织为α-Mg基体和MgZn2相,MgZn2相在晶界上不连续析出,铸锭的径向组织不均匀,边缘处的晶粒尺寸明显小于中心处的。     

ZK60镁合金微弧氧化改性研究

在NaOH电解液中,对ZK60镁合金进行微弧氧化处理。研究了微弧氧化过程的电压-时间曲线、微弧氧化电流、氧化时间对微弧氧化膜层的显微形貌和厚度的影响,测试了氧化膜的耐蚀性能。研究结果表明:随着微弧氧化电流和时间的增加,表面膜层厚度增加,但膜层中的微孔直径增加,表面粗糙度增加,氧化膜质量降低。在NaOH电解液中,微弧氧化电流为3A、氧化3min后,ZK60镁合金表面形成的氧化膜质量最好,厚度约为19.8μm。XRD分析表明微弧氧化处理后试样表面膜层由MgO相组成。耐腐蚀测试表明微弧氧化后样品的质量出现先增加而后降低的现象,其失重和析氢量均比未微弧氧化样品少,同时溶液pH值变化较慢,这说明微弧氧化后样品的耐腐蚀性提高。     

热处理对ZK60轧制镁合金组织与力学性能的影响

通过力学性能测试及金相组织观察对ZK60镁合金轧件的热处理工艺进行了研究。结果表明,在固溶状态(T4),伸长率明显提高,但拉伸强度下降;与T4处理的合金比较,时效处理(T6)时的抗拉强度明显提高,但伸长率有较大幅度降低。轧制的ZK60镁合金T4处理后晶粒尺寸比母材明显增大。T6处理后合金伴有强化相粒子析出。     

热处理对ZK60镁合金力学和阻尼性能的影响

采用显微组织观察、拉伸试验、阻尼测试等方法研究了时效处理(T5)、固溶处理(T4)及固溶后时效处理(T6)3种不同热处理工艺对挤压态ZK60镁合金显微组织、力学性能及阻尼性能的影响.研究发现:这3种不同的热处理工艺对ZK60镁合金的抗拉强度、屈服强度及延伸率有一定的影响,但均可使ZK60镁合金的阻尼性能得到不同程度的提高,3种不同热处理工艺对ZK60镁合金阻尼性能的影响规律可通过G-L理论很好解释.     

热处理对ZK60镁合金显微组织和力学性能的影响

采用光学金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、拉伸试验机和扫描电子显微镜(SEM)等,研究了大应变轧制ZK60镁合金在不同热处理条件下的微观组织和力学性能.结果 表明:在不同热处理下,T5态的第二相分布比T6态密集和细小,T5态晶粒尺寸小于T6态晶粒尺寸.随着时效的进行,晶粒大小基本不变,第二相呈增加趋势,并在晶界...     

ZK60镁合金往复挤压实验研究

通过塑性变形装置实现了挤压态ZK60镁合金往复挤压实验,探讨了显微组织演变过程和力学性能变化。结果表明:相比初始挤压态,350℃往复挤压后各个道次的试样具有更加优良的显微组织和力学性能。随挤压道次增加,显微组织晶粒更加细化,等轴细小晶粒增多,组织均匀性不断提高;拉伸断口形貌显示随着道次增加,韧窝数量与深度明显增加,变形能力提高显著。拉伸实验数据表明,往复挤压很大程度上改善了ZK60镁合金的力学性能,特别是塑性变形能力。1道次往复挤压后,径向硬度都比原始态高,并随温度升高有下降的趋势,轴向硬度也随着温度升高而降低,390℃下试样轴向硬度与初始样硬度值接近;350℃下不同道次往复挤压后,试样中部径向、轴向硬度随道次增大而降低,而颈部径向硬度呈不规律性变化。     

ZK60镁合金固溶处理工艺研究

为了寻求最佳的固溶处理工艺参数,研究了固溶工艺对ZK60镁合金微观组织和力学性能的影响。应用力学性能试验、X-衍射分析(XRD)等手段,对铸态、固溶处理态ZK60镁合金的性能以及合金相的种类、形态、数量、分布进行了系统地研究。综合探讨了固溶处理工艺对合金性能的影响。试验结果表明:最佳的固溶处理工艺为500℃保温3 h。     

ZK60镁合金ACPP挤压棒材组织演变及其时效析出强化

利用630T挤压机对ZK60镁合金棒材挤压工艺进行试验研究。设计了分流环形通道焊合挤压(ACPP)模具。通过对坯料、ACPP挤压态和ACPP挤压态+人工时效热处理三种状态下的性能进行了测试和分析。通过在420 ℃下的ACPP,成功地挤出了超级细晶ZK60镁合金棒材。试验结果表明,在前期的分流和等通道挤压过程中晶粒已经有一定程度的细化,在进行了焊合完成整个ACPP挤压之后,晶粒细化更为明显。最终晶粒尺寸大多在20～30 μm之间。室温下的挤压态抗拉强度为312 MPa,通过人工时效热处理后的抗拉强度为331MPa,析出强化是抗拉强度高的主要原因;这两个状态对应的硬度分别是59 HV和57 HV。     

ZK60镁合金新型变形工艺数值模拟与实验研究

为了解决等通道转角挤压(ECAP)和正挤压(FE)工艺缺陷,结合两者特点,提出了ECAP-FE新型大塑性变形挤压工艺。利用DEFORM软件进行ZK60镁合金新型变形工艺数值模拟,分别获取新型工艺成形特征、三种工艺等效应变场及ECAP-FE工艺组织模拟。模拟结果显示:新型工艺成形过程可分为4个阶段,并且存在两大变形区的ECAP-FE挤压工艺比ECAP或FE变形更能够积累大变形量。实验结果表明:ZK60镁合金经过ECAP-FE变形后平均晶粒尺寸约为2. 8μm,比铸态晶粒尺寸减小32倍,晶粒细化效果显著。     

ZK60-RE变形镁合金时效硬化组织演变及耐疲劳性能研究

采用比强度较高的ZK60为研究对象,与复合添加稀土元素Nd和Y的合金作对比试验,通过硬度测试、显微组织分析和X射线衍射(XRD)分析对两组试验合金的显微组织和相演变规律进行研究。采用旋转弯曲疲劳试验方法、扫描电子显微镜(SEM)并配合能谱(EDS)分析对不同状态下两组合金疲劳断口形貌和断裂行为进行了分析。结果表明:复合添加稀土元素Nd和Y后,可显著细化铸态组织晶粒。经挤压并固溶/时效硬化处理后,析出的Mg_3Y_2Zn_3(W相)、Mg_(12)Nd和MgZn都能改善合金的疲劳性能。     

P-ECAP挤压ZK60镁合金空心壁板工艺参数优化

为了确定合理的工艺参数可行域,利用有限元法模拟了ZK60镁合金空心壁板挤压成形宏观场变量分布,并通过实验验证了模拟结果。研究分三个步骤,首先通过等温热压缩实验获得ZK60镁合金应力应变关系,其工艺参数覆盖典型的加工工艺状态;其次,建立不同工艺参数的有限元模型;最后,根据等效应变、温度场、速度场分析确定工艺参数可行域。结果表明:坯料温度度400~420℃时,等效应变和温度场分布不均匀;480℃时,等效应变分布均匀,但出口温度太高,超过520℃。在挤压速度为5~7.5 mm/s时,温升小,温度均匀性好;挤压速度大于10 mm/s,温升大,温度不均匀;挤压速度越大,流速场越不均匀。因此,合适的温度为440~460℃,挤压速度小于7.5 mm/s。     

ZK60镁合金的动态力学行为研究

研究了ZK60镁合金挤压后的静态和动态力学行为。结果表明:晶粒尺寸随着温度的增加而增加,380℃挤压试样室温准静态力学性能最差,300℃和340℃时挤压加工的试样力学性能相差不大。在动态力学性能的测试中得出,当应变率小于等于2000 s-1时,300℃挤压并时效后的试样吸能性最好。     

ZK60镁合金板材成形性能试验

对ZK60镁合金板材在室温和高温条件下进行杯突试验。试验结果表明,室温下ZK60镁合金板材杯突值IE=4.5mm,在370℃条件下材料的杯突值IE=16.5mm,胀形高度增加了266.7%;ZK60镁合金板材高温胀形的破裂,是由冲头附近板材沿切向方向的裂纹扩展和沿厚度方向缩颈所产生的断裂造成。