通道间隙对等径角轧制AZ31镁合金板材组织与性能的影响

研究了不同通道间隙下,AZ31镁合金板材在等径角轧制过程中晶体取向的演化特征以及通道间隙对其显微组织和力学性能的影响.X射线衍射分析表明在等径角轧制过程中,随着通道间隙的减小,晶体取向变化加大,(0002)基面取向减弱.等径角轧制后,孪晶明显增多,且随着通道间隙的减小,孪晶数量逐渐增多.单向拉伸试验表明,等径角轧制后的板材,其变形行为和力学性能存在明显的各向异性特征,与等径角轧制前的板材相比,在轧向其屈服强度明显降低由轧制前的240MPa降至155MPa,抗拉强度略有增加,但随着通道间隙的减小,断裂延伸率略有增大;在横向其屈服强度和抗拉强度均增大,随着通道间隙的减小,屈服强度和抗拉强度略有减小,但断裂延伸率增大.     

轧制-剪切-弯曲变形AZ31镁合金板材的表面质量缺陷与机理研究

通过分析轧制-剪切-弯曲AZ31镁合金板材的裂纹特征,并采用有限元数值模拟和金相观测,研究了不同通道间隙下AZ31镁合金板材表面质量缺陷与应力、应变、模具弯曲半径、微观组织结构的关系。结果表明:板材易在第2弯曲转角处出现非连续横向裂纹,同时模具进口平面处板材易发生连续的起皱现象;随着通道间隙的增大,模具转角处应力、应变值逐渐变小,网格畸变程度逐渐降低,同时第2弯曲转角半径的增大也有利于制备出表面质量良好的AZ31镁合金板材;由于轧制、剪切、弯曲变形的应力、应变积累过大,裂纹主要出现在剪切带相对集中、孪晶交叉较多的区域,裂纹的拓展主要在孪晶界附近。     

异步轧制AZ31镁合金板材室温冲压性能研究

文章主要对异步轧制AZ31镁合金板材室温冲压性能进行了研究,以探讨提高镁合金板材冲压性能的途径。结果表明,异步轧制有利于板材的晶粒细化,其晶粒尺寸约为7.6μm,明显小于普通轧制板材的12.5μm;而由于异步轧制过程中剪切变形的作用,异步轧制使板材的(0002)基面晶粒取向减弱;与普通轧制相比,异步轧制板材的应变硬化能力增加,屈服强度降低,制耳参数减小,但塑性应变比也降低,这可归因于异步轧制所导致的晶粒细化和晶粒取向的改变。     

等径角轧制AZ31镁合金板材的组织与性能

采用等径角轧制工艺制备了AZ31镁合金板材.结果表明:经等径角轧制后的板材,晶粒取向由等径角轧制前的(0002)基面取向演化为基面与非基面共存的取向.与等径角轧制前的板材相比,板材晶粒尺寸略有长大并有孪晶出现,但强度却明显提高,而断裂延伸率变化不大,尤其是1个道次轧制的板材其抗拉强度由等径角轧制前的240增大到275 MPa,屈服强度由193.8增大到239.2 MPa;随着等径角轧制道次的增加,板材的强度逐渐降低,至第4个道次其抗拉强度仅为250 MPa,屈服强度为207.3 MPa.     

AZ31镁合金板材轧制-剪切-连续弯曲变形工艺有限元分析

以AZ31镁合金板材为研究对象,通过有限元数值模拟,研究了轧制-剪切-连续弯曲变形新工艺过程中板材的塑性变形行为,并分析了不同模具结构对板材剧烈塑性变形特征的影响,初步优化了模具结构参数,最后成功制备出表面质量良好的轧制-剪切-连续弯曲变形镁合金板材。结果表明,随着模具转角处内侧倒角半径和模具通道间隙的增大,等效应变等值线分布趋于复杂,引入的剪切变形应变量逐渐减小;连续弯曲变形导致板材上下表层与中性层的应变量差距进一步加剧;通过调控同一模具中不同转角处内侧圆角半径、通道间隙以及弯曲半径的数值,能实现模具不同转角处剪切变形和弯曲变形的组合,有助于控制积累的应变量,从而减小板材在变形过程中开裂的倾向。     

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。     

等通道角轧制对汽车车身用轻质镁合金板微观组织与力学性能的影响

采用等通道角轧制工艺(ECAR)对AZ31镁合金板进行轧制变形,结合光学显微镜、EBSD、杯突实验机和拉伸实验机等检测方法,研究了不同ECAR工艺对镁合金板微观组织及力学性能的影响。实验结果表明,AZ31镁合金板经ECAR工艺处理后,板材的平均晶粒尺寸出现下降,且板材的基面织构出现了明显地降低,由母材的8.187降低为4.537。此外,镁合金板材的综合性能得到显著提高,板材的杯突值由母材的2.72 mm增加到4.22 mm,n值由母材的0.27增加到0.46,抗拉强度由母材的275 MPa增加到294 MPa。综上所述,等通道角轧制工艺可以有效细化镁合金板材的微观组织,提高镁合金板材的综合力学性能。     

镁合金锻压-弯曲反复变形的有限元数值模拟分析与实验研究

为了改善传统大塑性变形技术在实际操作中尺寸参数的局限性，提高AZ31镁合金的晶粒细化效果，提升其综合力学性能，将AZ31镁合金板材分别通过DEFORM-3D有限元数值模拟和300℃条件下4道次锻压-弯曲反复变形工艺实验来研究其变形行为和微观组织。模拟结果表明：变形道次越多，等效应变值越大，1道次变形时，等效应变呈间隔分布，而经过4道次变形后，高应变区域向低应变区域扩散，等效应变分布趋于均匀化；同时，变形过程中存在剪切力，弯曲剪切作用与锻压作用相互耦合，对细化晶粒、开启非基面滑移具有促进作用，有助于改善AZ31镁合金的组织与力学性能。实验结果表明：变形道次越多，晶粒细化效果越好，平均晶粒尺寸可显著细化至7.1μm,同时，组织均匀性不断改善。4道次变形后板材在不同区域处的织构取向分布差异较小，硬度值分布也相对均匀，平均硬度值为62.8 HV。     

AZ31镁合金压缩变形微观织构演变规律

采用电子背散射衍射(EBSD)原位跟踪实验方法研究了AZ31镁合金压缩变形微观织构演变规律。在温度为170℃条件下,研究了AZ31镁合金轧制板材经过3次连续真空压缩(变形量分别为11%、17%和23%)时,其相同观察区域的微观织构演变。研究结果表明,AZ31镁合金轧制板材的微观织构为典型的(0001)基面织构。当温度为170℃、变形量为11%时,晶粒取向发生显著改变,大部分晶粒都发生了完全孪生,只有少数发生部分孪生,原始的基面轧制织构大幅减弱,孪生变体符合60°/1010和86.3°/1210取向关系。随着变形量的增加,滑移开始启动,孪晶晶界减少,织构变化不明显。压缩变形过程微观织构演变机理主要以拉伸孪生为主,基本上没有压缩孪生出现。     

轧制工艺对AZ31镁合金冲压性能的影响

采用普通轧制、异步轧制、交叉轧制和等径角轧制工艺,制备了具有良好组织状态的AZ31镁合金板材,并对这几种不同轧制工艺制备的AZ31镁合金板材的冲压性能进行了研究,分别考察不同轧制工艺下的镁合金板材的应变硬化指数、塑性应变比和杯突实验Erichsen值,确定不同轧制方式对镁合金冲压性能的影响。结果表明,等径角轧制所制备AZ31镁合金板材的Erichsen值最大,表现出了最优的室温成形性能。     

Improving single pass reduction during cold rolling by controlling initial texture of AZ31 magnesium alloy sheet

The AZ31 magnesium alloy sheets obtained by multi-pass hot rolling were applied to cold rolling and the maximum single pass cold rolling reduction prior to failure of AZ31 magnesium alloy was enhanced to 41%. Larger single pass rolling reduction led to weaker texture during the multi-pass hot rolling procedure. The sheet obtained showed weak basal texture, while the value was only 1/3–1/2 that of general as-rolled AZ31 Mg alloy sheets. It was beneficial for the enhancement of further cold rolling formability despite of the coarser grain size. The deformation mechanism for the formation of texture in AZ31 magnesium alloy sheet was also analyzed in detail.     

特殊成形工艺下AZ31镁合金的织构及变形机制

通过组织观察以及宏观和微观织构测定、分析了异步轧制及等径角轧制的AZ31镁合金形变机制,确定了在这两种工艺下{0001}基面织构的改善效果.结果表明:异步轧制产牛的平行于轧面的剪切力促进了与普通轧制状态下相反的基面滑移,使基面织构连续地弱化为倾转的基面织构;而等径角轧制通过产生与轧向成122.5°的剪切力,使基面取向的晶粒产生拉伸孪晶,形成与基面织构共存的柱面织构.因此这两种特殊工艺都可能改善镁合金的塑性.还分析了形变量和退火对织构的影响.     

AZ31镁合金挤出板降温热轧的组织和织构的演变

研究AZ31镁合金挤出板坯在降温热轧过程中的组织和织构的演变规律.结果表明:退火前滑移和孪生是主要的变形机制和取向硬化机制;退火后长条晶的滑移和细小等轴晶晶界扩散迁移的共同作用成为主要的变形机制;随着压下量的增大,析出物开始破碎和分散,压下量在70%～80%之间时,基面织构组分的取向密度存在突变最大值,形成硬取向较强的{0001}基面织构,软化退火能大幅减弱硬取向;通过一道67%大压下量和一次软化退火可顺利地将AZ31镁合金轧制成厚0.5 mm的薄板.     

AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的变形组织及形变特征

在变形温度为150～400 ℃、应变速率为0.3～0.000 3 s~(-1)条件下,在Gleeble1500热模拟机上采用等温拉伸试验对AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的高温塑性及组织演变进行研究.结果表明:两种AZ31镁合金板的峰值应力和峰值应变均随着变形温度的降低和应变速率的增加而逐渐增大.铸轧板的应变硬化指数和应变速率敏感系数均大于常规轧制板的.在高温低应变速率变形条件下,铸轧板的晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板的.低应变速率下拉伸变形后的动态再结晶晶粒尺寸随温度的升高逐渐增加;不同变形条件下铸轧板的晶粒尺寸均小于常规轧制板的;再结晶晶粒尺寸和Z参数呈幂律关系.     

Improvement of Drawability at Room Temperature in AZ31 Magnesium Alloy Sheets Processed by Equal Channel Angular Rolling

A new rolling process, so-called as equal channel angular rolling (ECAR) process, for fabricating the magnesium alloy sheets with an enhanced formability at room temperature is introduced. The ECAR device was designed so that it could feed the sheet with the preheated temperature of 673 K in a continuous manner at a relatively high speed of 0.43 m/s. A significant amount of the shear deformation could be achieved by passing the sheet through the mold with the oblique angle of 115°. The x-Ray spectra were examined to analyze the crystal orientation of the sheets, which indicates that the crystal orientation with non-basal plane was fabricated after ECAR processing. The grain was not refined and plenty of twins were brought out because of the low-shear deforming temperature. The high stress and low ductility for the ECARed specimens can be related to the presence of twins. In spite of having the similar optical microstructure, the elongation to failure for the ECARed specimens after annealing was above 33%, which was larger than that of about 20% for the as-received/annealed specimens. And the drawability for the ECARed/annealed specimens with the Erichsen value of 6.24 mm and the limiting drawing ratio of 1.6 can be obtained, which is improved dramatically than that of 4.18 mm and 1.2 for the as-received/annealed specimens, respectively. These can be related to the rotation of (0002) basal plane toward the rolling direction because of the shear deformation induced by ECAR process.     

异步轧制AZ31镁合金板材在退火处理中的组织性能演变

研究了异步轧制AZ31镁合金板材经200～350 ℃退火30～120 min后的组织性能演化.在试验条件下,AZ31镁合金板材在200 ℃退火时,随保温时间的延长,组织的均匀程度和晶粒尺寸没有明显变化;在300 ℃退火30 min,基本完成再结晶过程,获得均匀细小的等轴晶,保温时间增加到60 min时,部分再结晶晶粒长大;在350 ℃退火30 min和60 min,均在完成再结晶的同时晶粒长大;300 ℃退火30 min后AZ31镁合金板材的综合性能较好,室温抗拉强度为315 MPa,伸长率为33.0%.     

脉冲电流轧制对AZ31镁合金微观组织与力学性能的影响

对比研究脉冲电流轧制工艺与温轧工艺对AZ31镁合金板材的力学性能、织构、微观组织与沉淀相等方面的影响。结果表明：脉冲电流具有促进冷轧AZ31镁合金低温再结晶能力的作用。脉冲电流轧制后的镁合金板材组织由细小的等轴再结晶粒与析出相构成,没有发现孪晶组织,并且完全再结晶,原始晶粒均被细小的再结晶晶粒取代,再结晶晶粒内的位错密度低。而温轧镁合金组织则由稍拉长变形孪晶、粗大的再结晶晶粒和析出相构成,再结晶的晶粒内位错密度高。两种轧制方式下的镁合金析出相均为Mg17Al12。脉冲电流轧制后镁合金的织构具有典型基面织构的特征,而脉冲电流轧制镁合金的织构则出现横向偏转;脉冲电流轧制后镁合金的屈服强度与伸长率均比温轧镁合金的大,但抗拉强度正好相反。     

Effect of plane strain on microstructures and texture, through the reduction ratio of AZ31 Mg alloy

Structural evolution of warm-rolled AZ31 alloy sheets was investigated with respect to various reduction ratios. In order to examine the effect of rolling pass on deformation of the sheet, one-pass rolling was applied to the AZ31 alloys for various 6/1/2011reduction ratios. When the applied reduction ratio was ∼85% of the initial thickness, significant grain refinement and texture development were achieved with dynamic recrystallization. Moreover, with the increase of the rolling reduction ratio from 30% to 85%, the warm rolled sheets exhibit plane strain mode displaying uniform 〈0 0 0 1〉//ND basal textures throughout the whole sheet thickness. The two-dimensional finite element method simulation showed that the current lubrication rolling results in a uniform plane strain deformation through the whole warm rolled sheet.