镁合金强韧化复合机制与方法的探索

由于单独的“固溶-时效强化”应用于镁合金时，其强韧化效果较低.为此，针对镁合金Hall Petch系数较大的特点，将“晶粒细化”和“时效强化”两种机制耦合或复合在一起，设计了“激冷固溶时效”、“固溶形变时效”两种方法，由此显著地提高了AZ91镁合金的强韧性水平.在试验条件下，经“激冷固溶时效”后的镁合金AZ91的压缩断裂强度和屈服强度可分别达到335.3 MPa和225.91 MPa；经“固溶形变时效”后的镁合金AZ91的抗拉强度、屈服强度和延伸率可分别达到350 MPa、300 MPa和10%以上.     

晶粒大小对AZ31镁合金绝热剪切敏感性的影响

为了研究晶粒尺寸对镁合金绝热剪切敏感性的影响,采用等通道转角挤压(ECAP)技术对AZ31镁合金进行了不同程度的晶粒细化并采用分离式Hopkinson压杆对细化后的AZ31镁合金试样进行了动态剪切试验.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和维氏硬度计,分别对冲击压缩后的AZ31镁合金试样进行了组织观察和硬度测试.结果表明,晶粒越小,AZ31镁合金的绝热剪切敏感性越弱.在对绝热剪切带及其周围组织进行维氏硬度测量时发现,剪切带内细小晶粒区的硬度明显高于其周围组织的硬度.     

轧制对AZ31/AZ91焊接接头组织及扩散的影响

为了理解异种镁合金焊接接头显微组织的变化规律,采用TIG焊接方法制备了AZ31/AZ91焊接接头,研究了轧制变形及热处理对AZ31/AZ91焊接接头显微组织及扩散系数的影响.结果表明,随着轧制变形量的增加,AZ31/AZ91熔合区的晶粒细化程度增大,但在随后的420℃×8 h固溶处理过程中,由于再结晶充分,因此晶粒逐渐变大.在420℃×2 h固溶处理过程中,Al的扩散系数随轧制变形量的增加而增大;在420℃×8 h固溶处理条件下,Al的扩散系数随轧制变形量的增加而减小.相同轧制变形量下,Al的扩散系数随着保温时间的增加而减小.     

固溶时效处理对AZ91镁合金焊接接头组织性能的影响

为了明确热处理工艺对AZ91镁合金焊接接头组织性能的影响规律,进行了固溶时效处理工艺(T6)优化设计,确定了焊接接头的最佳热处理工艺.热处理后分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机等对焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析.结果表明,固溶处理可以提高焊接接头的抗拉强度与塑性;T6处理使其显微硬度提高,塑性下降,但焊接接头的综合力学性能得到提高.AZ91镁合金固溶处理的最佳工艺条件为420℃×15 h,其抗拉强度为283.22 MPa;最佳时效工艺条件为200℃×10 h,其抗拉强度为300.92 MPa.     

固溶时效处理Mg-Zn-Al-Sn-Mn合金的微观组织演变及腐蚀行为研究（英文）

通过电子背散射衍射、扫描电子显微术、透射电子显微术、电化学试验和浸泡试验,研究了Mg-Zn-Al-Sn-Mn合金热挤压、固溶和人工时效过程中的微观组织演变和腐蚀行为。研究发现,挤压型材表现出由变形晶粒和再结晶晶粒组成的多峰结构特点。固溶处理后,大部分第二相颗粒在固溶过程中溶解进镁基体中,合金中形成了完全再结晶的晶粒结构,且晶粒尺寸显著增大。上述两方面使得固溶处理后的合金表现出最佳的耐腐蚀性能。时效处理24 h后,合金硬度达到峰值水平(HV 84),其强化效果主要来源于密集分布的τ-Mg₃₂(Al,Zn)₄₉析出相。随着时效时间的延长,过时效状态下析出相尺寸出现典型的双峰分布。然而,时效处理过程中析出的大量τ-Mg₃₂(Al,Z)₄₉颗粒导致了合金耐腐蚀性能的降低。此外,腐蚀机制也由点蚀和丝状腐蚀转变为晶间腐蚀。     

AZ91D合金的时效分析

通过光学显微观察、扫描电镜等实验手段对AZ91D镁合金在时效处理过程中组织和性能的变化规律进行了研究,结果表明:时效析出相可大大增加合金的硬度值,但当析出达到一定程度后,合金硬度稳定在较高的水平上;时效可使沉淀相大量析出,强化效果明显,可显著提高材料的性能.     

基于元胞自动机AZ31镁合金固溶处理研究

镁合金具有导热导电性好、电磁屏蔽性能优越、与环境相容性良好等诸多优点。但是镁合金在室温下塑性较差,导致其在轧制过程中易出现裂纹从而影响其质量。为了有效提高其可塑性,在加工前往往需要对其进行固溶处理。基于此,通过金相实验,得到AZ31镁合金管材原始晶粒组织,基于晶粒长大的热力学机制、曲率驱动机制和能量耗散机制,建立元胞自动机模型,针对镁合金建立了三大晶粒演变规则,研究AZ31镁合金在不同温度和不同时间下晶粒演变规律与边数变化情况,最终获得晶粒均匀分布且以六边形为主的微观组织。通过晶粒长大拓扑学分析与晶粒尺寸分布统计,得出晶粒尺寸在不同温度和时间内呈正态分布,其中六边形晶粒最多;在此基础上,建立固溶情况下的晶粒长大数学模型,合理预测并控制AZ31镁合金固溶后的晶粒尺寸和最终性能,分析了晶粒长大动力学,得出镁合金生长指数为0.87,并通过实验验证了元胞自动机模型的正确性和合理性,为研究镁合金在变形过程中的晶粒演变奠定基础。     

镁合金复合变形微观组织和力学性能研究

对AZ31镁合金压痕-压平复合变形进行实验研究。研究结果表明,镁合金材料在低温塑性变形时,孪晶及孪生变形是主要变形机制;变形温度越高,孪晶组织越少;复合变形系数越大,孪晶组织越多,在晶粒内部产生了大量的孪晶组织;并且在晶界处开始发生动态再结晶,产生细小的动态再结晶晶粒;随着塑性变形程度的增大,晶粒取向开始发生变化,动态再结晶晶粒开始长大,直到覆盖初始的粗大晶粒,晶粒得到细化。当压缩率达到29%后,发生完全动态再结晶,晶粒得到充分的细化,晶粒平均尺寸达到8μm。当复合变形系数0.2时,组织中的孪晶数量较少,晶粒平均尺寸达到20μm。经过复合变形的AZ31镁合金板材的屈服强度达到212MPa,抗拉强度达到298MPa,延伸率提高至17.2%,分别提高20.1%、25.4%、34.3%。     

低温时效对AZ81-4%Gd镁合金组织和性能的影响

为了研究低温时效对AZ81-4%Gd镁合金组织和性能的影响,对经过固溶处理后的该合金在150 ℃下进行不同时间的时效处理,采用x-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及硬度测试等技术,分析了经过不同时间时效后合金的显微组织和力学性能,并用金属学理论分析了合金组织和性能变化的原因.结果表明,合金在低温时效时,β-Mg₁₇Al₁₂相以连续和非连续两种方式析出,两种β-Mg₁₇Al₁₂相形貌不同.分析认为,β相的析出方式及形貌与其形核长大机理有关.在实验范围内,合金硬度随着时效时间的延长而逐渐增大.     

T4处理后AZ91镁合金焊接接头组织演变规律

为了明确固溶(T4)处理工艺参数对AZ91镁合金焊接接头组织演变规律的影响,需要进行T4处理优化设计,确定最佳热处理工艺.热处理后分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机对焊接接头的显微组织和力学性能进行分析.结果表明,T4处理可以改变接头的组织形态,影响第二相β-Mg17Al12的位置,增大晶粒尺寸,特别是粗晶区;较为合理的T4参数可以提高抗拉强度,提高塑性,降低硬度;AZ91镁合金固溶处理的最佳工艺条件为420℃×15 h,抗拉强度为274.28 MPa.     

热轧过程中压下量对AZ61镁合金组织与性能的影响

采用热轧工艺对AZ61变形镁合金板材进行轧制实验研究,探讨在350℃轧制温度下不同压下量对板材显微组织、力学性能和电化学腐蚀性能的影响。结果表明,随着变形量的增加轧后镁合金晶粒逐渐细化,压下量为20%的晶粒明显被拉长,出现了较多的变形带,硬度值升高;40%压下量轧制过程中镁合金发生了再结晶,致使形变带消失、晶粒尺寸细化;压下量为60%时晶粒尺寸最细小,第二相颗粒弥散分布在基体中,材料获得了优异的力学性能和耐蚀性能。     

热挤压对AZ31-0.25%Sb合金组织与性能的影响

通过不同温度热挤压处理、力学性能测试和组织形貌观察,研究了热挤压处理对AZ31-0.25%Sb镁合金组织与性能的影响.结果表明：热挤压处理可有效提高合金的力学性能,经220 ℃热挤压处理,合金的室温抗拉强度由263 MPa提高到297.6 MPa,屈服强度由96 MPa提高到222.1 MPa,提高幅度达131.4%;热挤压处理提高AZ31-0.5Sb%合金强度的原因是：挤压期间产生了形变强化和发生的动态再结晶,形变产生的高密度位错可提高合金的抗拉强度,而发生动态再结晶形成的细小晶粒可有效提高合金的屈服强度.     

热挤压镁合金AZ91的微观组织及其力学行为

研究了热挤压镁合金AZ91的微观组织以及在不同试验温度和不同的热处理条件下的拉伸力学性能.结果表明：热挤压可以显著减小AZ91合金的晶粒尺寸，其拉伸力学性能与试验温度密切相关；可以通过热处理来改善其拉伸力学性能，其中人工时效及固溶时效工艺均是改善和提高挤压后AZ91镁合金力学性能的有效途径.此外，利用扫描电镜分析了AZ91镁合金拉伸试样的断口形貌，并探讨了其拉伸断裂机制.     

固溶时效对7055铝合金组织和性能的影响

采用维氏硬度试验机、拉伸试验机、光学显微镜手段,研究了固溶时效对7055铝合金组织和力学性能的影响,确定出最佳固溶时效工艺.研究结果表明:固溶处理470℃/60 min+495℃/20 min为较好的固溶制度,其组织中大量第二相溶入铝基体中,其抗拉强度为472.8 MPa,延伸率为13%;随后对其进行时效处理得出130℃/24 h达到峰时效态晶粒组织细化,其抗拉强度为515.9 MPa,延伸率为12%.通过上述研究,可知7055铝合金最佳热处理工艺制度为470℃/60 min+495℃/20 min,130℃/24 h.     

拉伸变形对AA6016铝合金汽车外板再结晶组织及性能的影响

为优化冲压成形工艺,研究了不同拉伸形变量对T4P态AA6016冷轧薄板再结晶、析出行为、烘烤硬化性及断裂方式的影响规律.采用与气垫炉生产线类似的新型热处理设备,对合金进行固溶处理,预时效后室温停放,获得T4P态合金.以单向拉伸模拟板材局部冲压成形过程,采用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜,对合金再结晶组织、拉伸断口以及位错进行观察,并结合DSC测定和拉伸性能测定,对合金析出行为及力学性能表征.结果表明:随拉伸形变量增加,局部晶粒有被拉长的趋势;形变可抑制GP区溶解,并促进强化相析出;烘烤硬化性随形变增加而减弱;形变较小时,烘烤前后断裂方式均为塑性断裂,而形变较大时,烘烤前合金更加趋向于解理断裂,烘烤后解理断裂趋势减弱.     

AZ31B镁合金应变诱发半固态组织观察

采用AZ31B镁合金挤出材,在573K进行28％-30％预变形加工,然后在863—893K经过不同保温时间进行等温球化处理,观察了试样不同区域的组织,考察了温度及保温时间对组织的影响,得到了具有圆整固相颗粒的半固态组织．实验结果表明：适当提高球化处理温度,有利于加速球化过程,以获得细小圆整半固态组织;延长保温时间固相分数降低,但幅度不大,并发生颗粒不规则化;在同一个试样上,由于部位不同,变形程度不同,所得半固态材料的固相率不同．讨论了半固态组织的形成机理,分析认为预变形后,半固态组织形成过程包括再结晶、晶粒长大阶段,受溶质、空位扩散控制的半固态组织形成阶段,受液-固界面张力作用的固相颗粒圆整化阶段．开始形成半固态组织阶段,扩散占主导地位,在进一步球化过程中,界面张力占主导地位．     

焊后热处理对2091铝锂合金接头组织的影响

本文通过金相显微分析，透电镜观察及硬度测试，研究了２０９１铝锂合金焊后固溶时效处理对焊接接头显微组织的影响。结果表明，２０９１铝锂合金焊接接头中强化析析出数量少是接头弱化的根本原因；采用焊后固溶时效处理，可以改善合金接头组织，获得均匀分布的纱散强化相。     

Mg-Gd-Er-Zn稀土变形镁合金的微观组织与力学性能

为研究Mg-Gd-Er-Zn稀土变形镁合金微观组织与力学性能,通过金属模铸造、固溶处理、热挤压和时效处理工艺过程,制备了Mg-Gd-Er-Zn稀土变形镁合金,并利用金相显微镜(optical microscopy,OM)、X射线衍射仪(Xray diffraction,XRD)、扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)及透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)等手段进行表征.结果表明:Mg-Gd-Er-Zn合金的铸态组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的(Mg,Zn)3Gd第2相组成,固溶后生成层片状的长周期堆垛有序(long period stacking ordered,LPSO)结构;经过热挤压变形,合金的晶粒得到显著细化;时效处理过程中,合金中析出纳米级尺寸的β'相.最终时效态合金的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率可分别达397.5 MPa、359.0 MPa和6.0%.     

温度对拉拔态AZ31镁合金丝材再结晶退火行为的影响

以直径1.3 mm、变形程度25%的拉拔态AZ31镁合金丝材为原材料,研究温度对丝材再结晶退火行为的影响规律。结果表明:200℃退火后,丝材组织由细小再结晶晶粒与粗大变形态晶粒组成,退火温度为250℃及以上时,形成完全再结晶组织;随退火温度的增加,小尺寸再结晶晶粒数量先增多后减少,平均晶粒尺寸先减小后增大。温度增加至250℃及以上时,晶粒尺寸分布从双峰型变为单峰型,单位面积的细晶数目显著减少,晶粒尺寸分布的峰值不断右移增大。丝材再结晶过程分为典型3个阶段:细小等轴晶形成、细晶快速长大与晶粒均匀化阶段。     

异步轧制对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

主要研究了异步轧制对AZ31镁合金板材的金相组织和性能的影响,以探讨提高AZ31镁合金板材塑性变形能力的途径。结果表明,由于异步轧制时板材的变形量比常规轧制时的要大,其动态再结晶进行的比较完全,因此异步轧制有利于AZ31镁合金板材晶粒的细化与均匀化;并且改变异步轧制的工艺条件,能够在一定程度上改善镁合金板材中的金相显微组织和板材中的{0001}基面织构取向,使织构得到软化,显著提高AZ31镁合金板材的伸长率,轧向和横向都大约提高了33%,这说明异步轧制可以提高镁合金的塑性变形能力以及二次成形性能。