ZK60镁合金低挤压比棒材的热压缩变形行为

采用Gleebe-3500热模拟机研究了ZK60镁合金低挤压比棒材(挤压比为15),在变形温度为523~723K、应变速率为0.01~10s~(-1)条件下的热压缩变形行为。分析了应变速率、变形温度对合金流变应力的影响,引入Zenner-Hollomon参数建立了挤压态ZK60镁合金的流变应力本构方程,通过金相观察分析了热压缩过程中的组织演化。结果表明:挤压态ZK60镁合金热变形时的真应力-真应变曲线具有明显的动态再结晶特征;流变应力随着变形速率的提高和变形温度的降低而升高,同时,动态再结晶的晶粒尺寸和体积分数也随之变小;通过本构方程计算,得出在挤压比为15条件下,变形态ZK60镁合金的变形激活能Q为143.025 k J/mol,应力指数n为3.074。     

铸态ZK60-1.0Er镁合金的热压缩变形行为

采用Gleeble 1500D热模拟试验机对ZK60-1.0Er镁合金的热压缩变形行为进行了研究。热压缩参数应变速率?为0.0001,0.001,0.01和1.0 s~(-1);变形温度T为160,260,320和420℃。结果表明:ZK60-1.0Er镁合金的热压缩变形过程主要为动态回复DR和动态再结晶DRX。通过Zener-Hollomon参数建立了ZK60-1.0Er镁合金热压缩本构方程,根据本构方程计算的理论应力值与实际应力值吻合;同时还根据材料动态模型建立了该种合金的热加工图,并且通过对微观组织的观察和分析可知:该种镁合金的热加工图包含低温高应变速率和高温低应变速率2个失稳区域。该种镁合金适宜的热加工区间为:225~420℃,0.01~1.0 s~(-1),在该区域内存在1个功率耗散效率的峰值,η_(max)=45%。稀土相的存在促进了ZK60-1.0Er镁合金的动态再结晶形核,平均变形激活能Q=152.5 k J/mol,该合金的微观变形机制为晶界滑移和晶格自扩散导致的动态回复和动态再结晶。     

基于人工神经网络的ZK60镁合金热压缩变形行为

在变形温度为200～400℃、应变速率为0.001～1s-1条件下,对ZK60镁合金进行热压缩实验,建立一个单隐层前馈误差反向传播人工神经网络模型,研究该镁合金的流变行为。模型的输入参数分别为变形温度、应变速率和应变,输出为流变应力,中间隐含层包含23个神经元,并采用Levenberg-Marquardt算法对此网络模型进行训练。结果表明:ZK60镁合金的流变应力随变形温度升高和应变速率降低而减小;其高温压缩流变应力曲线可描述为加工硬化、过渡、软化和稳态流变4个阶段,但在较高温度和较低应变速率时,过渡阶段不很明显;所建神经网络模型可以很好地描述ZK60镁合金的流变应力,其预测值与实验值吻合很好;利用该模型预测的变形温度和应变速率对流变应力的影响结果与一般热加工理论所得结果一致。     

铸态ZK60-1.0Er镁合金热压缩变形行为的研究

采用Gleeble 1500D热模拟实验机对ZK60-1.0Er镁合金的高温热压缩变形行为进行了研究。热压缩参数应变速率?为0.0001s-1,0.001s-1,0.01s-1和1.0 s-1;变形温度T为160℃,260℃,320℃和420℃。试验结果表明：ZK60-1.0Er镁合金的热压缩变形过程为加工硬化,动态回复DR和动态再结晶DRX的竞争机制。通过Zener-Hollomon参数建立了ZK60-1.0Er镁合金热压缩本构方程, 根据本构方程计算的理论应力值与实际应力值吻合;同时还根据材料动态模型建立了该种合金的热加工图,并且通过对微观组织的观察和分析可知：该种镁合金的热加工图包含低温高应变速率和高温低应变速率2个失稳区域。该种镁合金适宜的热加工区间为：225~420℃,0.01~1.0 s-1,在该区域内存在1个功率耗散效率的峰值,η max = 45%。稀土相的存在促进了ZK60-1.0Er镁合金的动态再结晶形核,平均变形激活能 =152.5KJ/mol, 该合金的微观变形主要机制为晶界滑移和晶格自扩散导致的动态回复和动态再结晶。     

喷射沉积挤压态镁合金的热压缩变形行为

以喷射沉积技术制备Mg-9Al-3Zn-1Mn-6Ca-1Nd合金的沉积坯,对其进行挤压变形和热压缩变形,重点研究了挤压态镁合金的热压缩变形行为和组织演变。结果表明,挤压态镁合金为α-Mg和微米级含Nd的Al2Ca相的双相组织;当应变速率一定时,流变应力随温度的升高而降低,当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增大而增大。当温度和应变速率一定时,Mg基体的轴比(c/a)随变形程度的增加而降低,拉压不对称性得到改善。     

挤压态AZ81镁合金的热压缩变形行为

在温度为320～440℃、应变率为0.001～1s-1的变形条件下,采用Gleeble-1500热模拟机对挤压态AZ81镁合金的热压缩变形行为进行研究.结果表明挤压态AZ81镁合金的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变率的升高而升高,且随应变的增加,流动应力很快达到峰值,然后逐渐降低并趋于稳定.为评价挤压态AZ81镁合金在热模压成形过程中流动应力,结合Arrhenius方程并引入Zener-Hollomon参数,对流动应力做出相应的修正,根据修正后的流动应力构建挤压态AZ81镁合金流变应力高温变形本构模型.模拟结果表明该模型的应力预测值与试验值吻合较好,计算精度较高,为后续的模压近／净终成形工艺参数的制定提供一定的理论参考.     

挤压态ZK61 M镁合金热压缩变形行为与本构方程建立

为研究挤压态ZK61M镁合金的热变形行为,采用Gleeble-3800热模拟机在温度为300～450℃、应变速率为0. 001～0. 5 s~(-1)的条件下进行热压缩实验,分析了变形温度、应变速率对流变应力的影响,并对铸态镁合金和挤压态镁合金的变形激活能进行了研究对比,最终将本构方程应用于模拟软件中进行量化验证。结果表明,该合金的流变应力与变形温度负相关,与应变速率正相关,应力-应变曲线拥有动态回复和再结晶的特点。Mg-Zn-Zr系变形镁合金相对类似成分的铸造镁合金,具有更低的变形激活能,如ZK61M,大约为120 kJ·mol~(-1),且Mg-Zn-Zr系镁合金成分是决定变形激活能大小的主要因素,成分相同时,材料的变形激活能基本相近,模拟曲线与实验曲线趋势具有一致性,应力峰值接近。通过Arrenhenius本构方程计算出挤压态ZK61M镁合金的变形激活能Q=122. 685 kJ·mol~(-1),应力指数n=4. 13652,为Mg-Zn-Zr系变形镁合金的热加工工艺参数和制备提供了理论指导。     

ZK60镁合金热压缩变形流变应力行为与预测

在变形温度为523---673 K, 应变速率为0.001---1 s^-1的条件下, 采用Gleeble--1500热模拟试验机对ZK60镁合金的热变形行为进行了研究. 结果表明, ZK60镁合金流变应力随变形温度升高和应变速率的降低而减小. 其高温压缩流变应力曲线可描述为加工硬化、过渡、软化和稳态流变4个阶段, 但在温度较高和应变速率较小时, 过渡阶段不很明显. 建立了一个包含应变的流变应力预测模型, 模型中的9个独立参数可以通过非线性最小二乘法拟合求得, 预测的流变应力曲线与实验结果吻合较好.     

挤压态镁合金ZK60的超高周疲劳行为

利用超声疲劳实验研究了挤压态镁合金ZK60的超高周疲劳行为.结果表明,合金的疲劳S-N曲线在5×106-108cyc范围内存在一平台,而在108-109cyc范围内,疲劳强度逐渐降低,对应于109cyc的疲劳强度为(90±5)MPa.SEM断口观察表明,在5×106-108cyc范围内,疲劳裂纹基本上萌生于试样表面或亚表面,而在108-109cyc范围内,疲劳裂纹主要萌生于试样内部的非金属夹杂物.通过测定疲劳源区的尺寸,估算的合金疲劳强度与实验结果基本一致.疲劳源的形成是由微裂纹在多个夹杂物处起裂和合并所引起的.因此,合金的疲劳强度不是由最大夹杂物尺寸决定,而是取决于由多个夹杂物组成的"缺陷区"尺寸.通过测定多个部位的"缺陷区"尺寸,可以有效的估算合金的疲劳强度.     

挤压态AZ80镁合金的热变形行为

通过热压缩实验,研究挤压态AZ80镁合金在变形温度为250-450℃,应变速率为0.001-10 s-1条件下的热变形行为。采用经过温升修正的流变应力计算该合金的Zener-Hollomon参数（Z参数）。结果表明,挤压态AZ80镁合金适宜的变形条件为应变速率0.1 s-1、变形温度350-400℃。另外,讨论了显微组织演化与Z参数之间的关系。在高温及低应变速率（低Z参数）时,合金发生了完全再结晶并产生了大的再结晶晶粒。综合考虑加工图和显微组织,变形温度400℃、应变速率0.1 s-1是合金适宜的热变形条件。     

挤压态ZK60A镁合金高温变形行为和加工性能（英文）

通过在温度为250~450°C和应变速率为0.001~10 s-1条件下进行压缩测试,研究挤压态ZK60A镁合金的高温变形行为和加工性能。ZK60A镁合金的本构方程可以用双曲正弦函数进行描述。在真应变为-0.2~-0.8下构建热加工图。在300~400°C以及0.01~0.001 s-1应变速率下,材料完全再结晶(DRX)并显示出良好的加工性能。ZK60A镁合金高温加工,例如锻造,可以进行。在变形量大于-0.5以及应变速率高于0.1 s-1时,实验观察到流变失稳现象,例如局部应变集中、孪生变形、晶粒异常长大、微裂纹和切变断裂,不推荐进行加工。攀移控制的位错蠕变主导ZK60A镁合金的塑性变形以及动态再结晶形核。     

热处理对挤压镁合金ZK60拉伸变形与断裂行为的影响

通过不同态ZK60镁合金的金相显微组织观察、力学性能试验和断口SEM分析,研究了热处理对挤压ZK60镁合金拉伸变形与断裂行为的影响.结果表明,ZK60合金固溶态与挤压态相比抗拉强度和伸长率均有相当程度的降低,而时效硬度峰值时的抗拉强度与固溶态和挤压态相比有一定的提高,但伸长率却有较大幅度的降低.合金固溶处理后晶粒较挤压态显著粗化,且合金固溶时效处理后伴有强化相粒子析出.ZK60合金挤压态和固溶态的断面都有韧窝特征,为微孔形核的韧性断裂机制,而时效峰值态的断面上有解理河流和解理台阶,呈现出脆性解理断裂的特征.     

往复挤压变形对ZK60镁合金力学性能的影响

ZK60镁合金经350℃往复挤压8道次后,晶粒尺寸显著细化,平均晶粒尺寸从约20μm细化到约1.5μm,组织均匀性大大改善.经往复挤压后,丝织构转变为{1013}<3032> {1011}<1543>织构,且最大极密度下降.由于组织的细化和织构的改变, ZK60镁合金的室温轴向压缩屈服强度大幅度提高,轴向拉伸屈服强度有所下降.合金的拉压强度差异性基本消除;同时,合金的塑性明显提高,尤其是在压缩条件下,延伸率从15%增加到38%.     

ZK60镁合金的热变形流变行为与本构方程

使用Gleeble-1500热模拟机对ZK60镁合金进行应变速率0.001~1s-1,温度523~673K条件下的热压缩实验。分析ZK60镁合金热压缩过程中的真实应力-应变曲线,分别总结变形温度和变形速率对流变过程中峰值应力的影响,建立描述ZK60镁合金高温压缩变形过程中的流变应力本构模型。将该方程导入有限元分析软件中,对ZK60镁合金热压缩过程进行数值模拟,分析热压缩过程中工件内部的等效应力和等效应变场的变化。研究表明:在该实验条件下的ZK60镁合金热压缩的真实应力-应变曲线有明显的动态再结晶特征,在高温下或者低应变速率下,流变应力曲线的峰值应力变小;模拟所得到的应力-应变曲线与热压缩的测应力-应变曲线基本吻合,表明所求ZK60高温流变本构模型可以为ZK60镁合金热加工提供参考依据。     

ZK60及ZK60 (0.9Y)镁合金高温变形行为的热模拟研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行压缩试验,研究ZK60和ZK60(0.9Y)镁合金在变形温度为473～723K、应变速率为0.001～1s-1范围内的变形行为,计算了应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建了合金高温塑性变形的本构关系。结果表明:在试验变形条件范围内,合金的真应力-真应变曲线为动态再结晶型;在573～723K范围内,应力指数随着变形温度的升高而增加,变形激活能随着变形温度和应变速率的改变而变化。对比ZK60合金,ZK60(0.9Y)合金的变形激活能降低了30%,且材料常数n和A值均降低。     

挤压态镁合金热压缩微观组织预测模型

在变形温度为250～450℃、应变速率为0.005～5 s-1的条件下,采用热模拟压缩实验得到流动应力-应变曲线,研究了挤压态镁合金热变形和动态再结晶行为.结果表明:AZ31镁合金发生动态再结晶的临界应变随着变形温度的升高或应变速率的减小而降低;镁合金变形初期发生动态再结晶所需要的激活能为191.2 kJ·mol-1....     

热挤压态ZK60镁合金动态力学行为研究

通过Hopkinson压杆冲击试验,对高应变率下热挤压态高强度ZK60镁合金的动态力学行为进行了研究。得出的主要结论如下:挤压态ZK60合金的动态流变应力与应变率成比例,断裂强度随应变率升高而升高。在大的应变率下,ZK60合金试样的动态真应力—真应变曲线存在明显的屈服点和屈服平台。随着冲击应变率增大,断裂应变增大,容易产生细化的孪晶组织。     

挤压态ZK60镁合金室温拉-压不对称性研究

基于室温轴向拉伸和压缩实验研究了挤压态ZK60镁合金的拉-压不对称性.通过修正黏塑性自洽模型,建立了耦合滑移和孪生的晶体塑性力学模型,模拟了挤压态ZK60镁合金轴向拉、压力学行为,分析了基面、柱面、锥面滑移及{1012}1011拉伸孪生和{1011}1012压缩孪生在塑性变形过程中的激活及演变情况.结合实验与模拟,从微观塑性变形机制角度分析了具有初始挤压态丝织构的镁合金产生拉-压不对称性的机理.结果表明:轴向拉伸过程中拉伸孪生和压缩孪生都较难激活,变形初期以基面滑移为主,由于基面滑移取向因子较低,导致屈服应力较高;随着晶粒转动,基面滑移分切应力降低,应力逐步升高,变形机制转为以柱面滑移为主,辅以锥面c+a滑移,应变硬化率较低,应力-应变曲线较平稳.轴向压缩前期,临界剪切应力较低的拉伸孪生大量激活,导致屈服应力较低;应变达到6.0%后拉伸孪生逐渐饱和,相对活动量快速降低,硬化率迅速提高,由于大量孪晶界对位错滑移形成阻碍,滑移机制未出现大量激活;轴向压缩后期,随着应力的持续升高,压缩孪生启动,相对活动量迅速上升,塑性变形积累的应力得以释放,硬化率降低.因此,挤压丝织构状态决定了镁合金在室温轴向拉、压变形过程中的变形机制存在明显区别,从而导致挤压镁合金产生显著的轴向拉-压不对称性.     

往复挤压对挤压态ZK60镁合金微观组织和力学性能的影响

在350℃下,对挤压态ZK60镁合金分别进行1、4、8道次的往复挤压变形(CEC)。利用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)观察往复挤压前后ZK60镁合金的微观组织,利用X射线衍射仪(XRD)分析变形前后晶面取向变化,在万能拉伸试验机上测试变形前后镁合金的力学性能,并利用扫描电镜(SEM)观察拉伸断口形貌。往复挤压后的检测结果表明,挤压态ZK60镁合金晶粒显著细化,晶粒尺寸分布较均匀,随着挤压道次增多,晶粒尺寸逐渐减小;1道次变形后组织内产生了大量晶格缺陷,出现了大角度晶界,第二相粒子分布在晶粒内部和晶界上;各晶面衍射峰增强,拉伸断口内存在大量基体撕裂棱和明显的韧窝分布;ZK60镁合金的力学性能变化较大,随着挤压道次增多,伸长率大幅提高,抗拉强度小幅增大,而屈服强度降低。     

基于神经网络的建筑用挤压态ZK60镁合金的性能研究

以模具预热温度、模具预热时间、挤压温度、挤压速度和挤压比为输入层参数,以屈服强度为输出层参数,构建了5×40×8×1四层拓扑结构的建筑用挤压态ZK60镁合金性能研究的神经网络模型,并进行了模型的学习训练、预测验证和生产线应用验证。结果表明:该神经网络优化模型预测能力强、预测精度高,模型输出参数预测的平均相对误差为3.3%。与生产线传统工艺参数相比,采用神经网络模型优化参数获得的挤压态试样屈服强度大16%。