异步轧制AZ31镁合金板材的超塑性工艺及变形机制

经过异步轧制工艺获得AZ31镁合金薄板。在300~450℃范围内,分别通过5×10-3,1×10-3s-1和5×10-4s-1不同应变速率进行高温拉伸实验研究其超塑性变形行为,计算应变速率敏感指数m值、超塑性变形激活能Q及门槛应力σ0值。通过EBSD分析和扫描电镜观察拉伸断裂后的断口形貌,分析AZ31镁合金的超塑性变形机制。结果表明:AZ31镁合金的塑性变形能力随着变形温度的升高及应变速率的降低而增强。当拉伸温度为400℃、m=0.72、应变速率为5×10-4s-1时,AZ31具有良好的超塑性,伸长率最大为206%。温度为400℃时,异步轧制AZ31镁合金的超塑性变形是以晶格扩散控制的晶界滑移和基面滑移共同完成的。     

镁合金板材超塑性成形极限的实验研究

通过超塑性刚性凸模胀形实验研究了AZ31B镁合金板材的超塑性成形极限.在变形温度为573K,初始变形速率为3.3×10-4s-1的条件下,建立了AZ31B镁合金板料成形极限实验曲线(FLC),并且得到无论在拉压变形方式或是在双向受拉变形方式下超塑性变形时,AZ31B镁合金板料发生集中性失稳的条件均是dε2=0.     

镁合金板材成形极限图(FLD)的实验研究

首次利用电蚀网格法,在BCS-30D板材成形性试验机上进行镁合金板材成形实验,利用先进的ASAME自动应变测量系统进行应变测量分析,测试镁合金板材的成形极限图(FLD).实验表明,室温下AZ31B镁合金冷轧态板材的力学性能和冲压性能不佳,难以完成成形极限图的测试,不具备成形加工能力;热轧态镁合金板材具有一定的塑性和成形性能,并测试了其成形极限图.成形极限曲线FLC的测试对制订镁合金板材的冲压成形工艺提供了理论依据.     

加工方式对AZ31变形镁合金热拉伸流变应力的影响

针对不同方法制备的AZ31镁合金薄板,利用热拉伸试验机和金相显微镜对其在不同温度和变形速率下的流变应力进行了实验研究.结果表明:挤压、交叉、热轧和冷轧等方法制备的AZ31镁合金薄板的应力-应变曲线基本特征是相同的.峰值流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,在低温时具有明显的厚度效应;当温度大于350℃时峰值流变应力几乎不随板材厚度变化而变化;应变速率小于1.0×10-2s-1,变形温度大于150℃下所有AZ31薄板的延伸率均δ≥45%;单向轧制薄板的各向异性随温度提高减小.     

多道次弯曲对AZ31B镁合金板材织构与性能的影响

提出了一种改善镁合金板材织构与冲压性能的新方法,即单向多道次弯曲工艺.研究了该工艺对AZ31B镁合金板材织构以及成形性能的影响,分析了单向多道次弯曲前后各种状态板材的显微组织、力学性能以及杯凸值.结果表明,多道次弯曲改善了冷轧态AZ31B镁合金板材中不利于对后续塑性加工的(0002)基面织构,能够较好地改善AZ31B镁合金板材的力学性能和冲压性能.     

Ti-15-3钛合金超塑行为研究

为系统了解Ti-15-3合金的超塑性,研究了固溶态和两种不同变形量冷轧态的Ti-15-3合金板材在700～800 ℃和1×10-4 ～3×10-3s-1应变速率范围内的超塑性行为.结果表明:Ti-15-3合金具有较好的超塑性能,冷轧态合金的延伸率均优于固溶态,且随着板材冷轧变形量的增大而增大;各应变速率下,该合金都在780 ℃时获得最大延伸率和应变速率敏感性指数.在780 ℃和1×10-4s-1条件下拉伸时,冷轧变形量为52%的Ti-15-3合金板材获得了370%的延伸率,m值为O.56;变形温度和速率对合金的超塑性能影响很大,合金的延伸率在730～780 ℃范围内随温度的升高和应变速率的降低而升高,合金的流变应力则随之下降.     

热轧工艺对AZ31镁合金组织和性能的影响

目的研究大变形量热轧、累积叠轧和普通热轧3种不同加工工艺及后续热处理对AZ31镁合金的组织及室温力学性能的影响。方法将均匀化处理后的AZ31原始样品采用大变形热轧、累积叠轧和普通热轧3种不同加工工艺制备成板材,并进行了后续热处理。利用EBSD技术和力学性能测试,解释了其组织和性能的关系。结果剧烈塑性变形工艺及适宜的热处理工艺,可使AZ31镁合金保持高强度的同时还可兼顾优良的室温延伸率。大变形量热轧工艺制备的AZ31镁合金板材的细晶组织及室温拉伸性能,可与累积叠轧等传统剧烈塑性变形工艺相媲美,屈服强度达到289 MPa,延伸率为7%。结论与普通热轧工艺制得的AZ31镁合金板材相比,大变形量热轧工艺及累积叠轧工艺制得的板材具有更高的强度和塑性。剧烈塑性变形镁合金在低温退火后获得的混晶组织,具有优良的综合力学性能,强度比形变态样品略低,而塑性与完全退火样品相同甚至更好。     

等通道角挤压AZ91D镁合金热压缩变形行为

在应变速率为0.005~1 s~(-1)、温度200~275℃条件下,利用Instron-5500热模拟机,对经过等通道角挤压(Equal Channel Angular Extrusion,ECAE)后的AZ91D镁合金的高温压缩特性进行了研究,得到了ECAE-ed态AZ91D镁合金真实应力-应变曲线,分析了挤压温度、应变速率等对其的影响,得出本构方程的一系列常量,建立了ECAE-ed态AZ91D镁合金在高温压缩中的本构方程关系式,并与铸态AZ91D镁合金进行了对比。结果表明:热压缩过程中,ECAE-ed态AZ91D镁合金与铸态一样,流动应力随温度的升高而降低,随应变速率的升高而升高;流动应力也可以用双曲正弦函数来描述,且双曲正弦值随Zener-Hollomon参数的自然对数的升高呈线性升高;两者同为正应变速率敏感材料,但ECAE-ed态AZ91D镁合金要比铸态应变速率敏感性小,其指数从铸态的m=0.14下降为0.096,变形激活能从182.65 kJ/mol上升为227.14 kJ/mol。研究结果对AZ91D镁合金进一步塑性成形和应用具有指导意义。     

轧制AZ31镁合金板材(4mm)动态压缩性能与失效行为

为了研究轧制AZ31镁合金板材(4mm)在高应变速率下的动态力学性能和失效行为,采用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)在室温下应变速率为500～2600s-1范围内对其进行了动态压缩实验,并利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SM)对冲击后的试样进行了显微分析.探讨了轧制AZ31镁合金板材沿轧制方向(RD)、横向(TD)和法向(ND)的动态压缩性能和失效行为.结果表明:轧制AZ31镁合金4mm板材动态压缩性能存在各向异性.沿RD和TD方向压缩的动态性能相同,沿ND方向压缩的动态断裂强度最大.AZ31镁合金4mm板材的动态压缩断裂机制为解理断裂.变形机制为沿RD和TD方向高速压缩时,{101-2}<112-0>拉伸孪晶参与变形;沿ND方向高速压缩时,{101-1}<112-0>压缩孪晶参与变形.     

AZ61镁合金薄板超塑性变形特征的SEM研究

利用扫描电镜(SEM)和超塑性拉伸实验对一次热挤压加工成型的AZ61镁合金薄板(晶粒尺寸～12μm)超塑性变形特征进行了研究.结果显示,在最佳的变形温度(623K)和应变速率(1×10-4s-1)条件下,可获得的最大的超塑性形变量为920%.在523～673 K实验温度和1×10-2～1×10-5s-1应变速率范围内,材料的应变速率敏感指数(m值)随实验温度升高和应变速率的降低而增加.较高的m值(0.42～0.46)对应于晶界滑动机制(GBS),而较低的m值(0.22～0.25)则对应于位错滑移机制.变形温度和应变速率是影响超塑性变形量和变量机制的主要因素.