ECAP法制备细晶ZK60镁合金的微观组织与力学性能

利用等通道转角挤压法(ECAP)制备出了细晶ZK60合金,通过金相组织观察,拉伸性能测试,EBSD和透射电镜(TEM)研究了不同挤压温度和挤压道次对合金组织与性能的影响.结果表明:ZK60镁合金在210～240℃温度范围内进行ECAP挤压能获得较好的晶粒细化效果;在240℃进行ECAP挤压时,随着挤压道次的增加,合金晶...     

Y对ZK60镁合金组织与性能的影响研究

以ZK60为母合金,通过添加不同量的稀土元素Y,制备了2种Mg-Zn-Y-Zr合金.用扫描电镜和X射线衍射对合金铸态组织进行观测和分析发现,在ZK60合金中添加质量分数为1.04%的Y后,组织中析出I相(Mg3Zn6Y).当Y的加入量增至2.10%,合金组织中主要析出W相(Mg3Zn3Y2)伴有微量的I相.I相和W相呈层片状分布在晶界处,有少量呈棒状,分布在晶内.这些细小、弥散分布的第二相对合金产生显著的强化作用,改善了合金的热加工性能,使得ZK60合金易热裂的缺点得到明显改善,在340～380℃温度范围内挤压没有发生热裂.实验表明,添加Y的挤压棒材的拉伸强度有较大幅度提高,延伸率略有增加.     

轧制方式对ZK60镁合金组织与性能的影响

目的 通过显微组织表征和拉伸性能测试等方法,研究轧制温度、多道次累积压下率及轧制路径对ZK60镁合金组织演变和力学性能的影响。方法 通过在不同温度（300、340、380、420℃）与同一多道次累积压下率下进行轧制实验,明确了后续轧制实验的轧制温度。随后在同一温度、单个道次压下率为10%、不同累积压下率下进行多道次单向轧制及交叉轧制实验,并对轧制后试样的力学性能及微观组织进行分析。结果 当轧制温度为380℃、累积压下率为40.1%时,材料动态再结晶程度最大,平均晶粒尺寸减小为15.48μm,合金抗拉强度和断后伸长率最大,分别为301.46 MPa和20.56%。与多道次单向轧制相比,交叉轧制后合金板材基面织构强度明显降低,极密度值降低为9。材料RD方向的抗拉强度提高了6.35%,断后伸长率没有明显变化,TD方向的抗拉强度略微下降,但断后伸长率提高了71.47%,TD方向由脆性断裂转为韧性断裂。结论 随着温度与累积压下率的上升,ZK60镁合金的动态再结晶程度提高,晶粒得到细化,材料力学性能得到提升。在相同温度与累积压下率下,经交叉轧制后,材料基面织构显著削弱,材料的各向异性得到改善。     

工艺因素对AZ31镁合金板材室温成形性能的影响

通过不同的加工工艺制备具有不同晶粒尺寸和织构的AZ31镁合金板材,通过室温埃里克森试验研究了工艺因素对提高镁合金板材室温成形性能的影响。结果表明:增大晶粒尺寸,减弱基面织构,可以改善镁合金轧板在变形过程中产生的在轧制方向的硬取向,增大镁合金轧板的延伸率,从而提高镁合金室温成形性能;用异步轧制工艺(轧制和退火温度为400℃、异速比为1.5)制备的试样晶粒尺寸增大到20μm、(0002)极图最大极密度仅为2,室温杯突实验测得IE值达到了5.71,显著提高了材料室温成形性能。     

ZK60镁合金中空型材挤压成形的有限元模拟及组织和性能

运用Hyper Xtrude软件对ZK60镁合金中空型材挤压过程进行有限元数值模拟,得到了型材断面的温度场、速度场、位移场及应变场。由模拟结果可知,出口型材温度和速度呈平面对称分布,从型腔到挤压模具出口,温度呈梯段式下降。微观组织分析结果表明,ZK60镁合金中空型材的平均晶粒尺寸为8. 9～23. 1μm,顶面的晶粒最大,底边拐角处晶粒尺寸最细小,这是由于型材断面各位置的温度、速度和应变不同导致动态再结晶程度不同。型材的(0002)基面织构是向挤压方向偏转10～15°的基面取向,型材顶面和侧面的(0002)极密度差异较大,顶面的(0002)极密度值为19. 3,侧面的(0002)极密度值为6. 9。型材抗拉强度约为310 MPa,侧面的延伸率最高为18. 9%,顶面的延伸率最低为13. 4%,这是由于侧面的(0002)基面织构向横向分散,降低了(0002)极密度。顶面的延伸率较低是较大的晶粒尺寸、较强的(0002)基面织构以及第二相分布情况综合作用的结果。     

往复挤压ZK60镁合金研究

本文对往复挤压ZK60镁合金的组织和延伸率等进行了研究。结果表明：往复挤压对ZK60镁合金组织的细化效果更加显著,晶粒尺寸大约为1．5μ～5μm。RE—n～Ex—ZK60—CT镁合金人工时效处理后,伸长率高达40％。     

热处理条件对锻造ZK60-Y镁合金力学性能的影响

研究了不同热处理条件下锻造ZK60-Y镁合金微观组织的变化对其力学性能的影响.结果表明,直接进行人工时效的合金具有优越的强度和塑性.XRD分析表明,析出相主要有Mg2Zn3、Mg24Y5、Zn2Zr3和w-Mg3Y2Zn3.Mg2Zn3和w-Mg3Y2Zn3等析出相的尺寸、数量及其在基体中的分布状态对合金的力学性能影响很大.锻造态下大块破碎呈带状分布的Mg3Y2Zn3相及T4和T6态下粗化呈片层状的Mg2Zn3相是合金力学性能降低的主要原因.细小呈带状分布的Mg3Y2Zn3相和细层片状分布的Mg2Zn3相及其在此状态下细小的晶粒使T5态合金具有优越的抗拉强度和塑性.     

轧制ZK61镁合金板材晶粒长大行为

通过对热轧的ZK61镁合金板材试样分别进行不同温度和不同保温时间的退火实验,利用金相显微镜(OM)观察显微组织,对晶粒尺寸进行分析和处理,并建立数学模型,系统研究了轧制ZK61镁合金的晶粒长大行为。研究结果表明,晶粒尺寸随着退火温度的升高与退火时间的延长而粗化,退火温度对晶粒长大的影响比退火时间的影响明显。对于ZK61镁合金在250~450℃温度区间的晶粒长大过程,其晶粒尺寸与加热时间的关系可用Beck方程D~n-D_0~n=kt描述,其中k=k_0exp[-Q_g/(RT)]。计算可得晶粒长大指数n为3.5,长大激活能Qg为45kJ/mol。     

细晶变形镁合金的研究进展

综述了变形镁合金的种类、基本变形特性和优良性能,介绍了轧制、挤压、锻造、超塑成形等常用成形技术,探讨了变形镁合金晶粒细化的机理及常用方法如等径角挤压、形变热处理等,阐述了变形镁合金的研究现状、存在的问题,并指出了未来变形镁合金研究开发的方向.     

正脉冲占空比对ZK60镁合金微弧氧化陶瓷膜的影响

占空比是影响微弧氧化过程和微弧氧化膜结构与性能的重要因素之一。研究了恒定的电流密度、频率、微弧氧化时间下,正占空比对ZK60镁合金微弧氧化电压和氧化膜结构与耐腐蚀性能的影响。结果表明:正占空比对ZK60镁合金微弧氧化起弧电压和起弧时间的影响较小,微弧氧化终电压随正占空比的增大而增大;正占空比增加,促进了镁合金与溶液的反应,在相同微弧氧化时间内形成的陶瓷膜厚度逐渐增加,镁合金耐腐蚀性能提高,但在正占空比达到50%后,提高正占空比不能提高镁合金的耐腐蚀性能,甚至会使其降低。     

镁合金板材磁脉冲成形研究进展

轻量化是汽车、航空航天、电子电器等工业领域发展的重要目标之一.镁合金作为重要的轻合金材料,在比强度、减振能力、可回收性等方面都有明显优势.磁脉冲成形技术是一种利用磁场力使金属坯料变形的高速率成形技术,可显著提高材料的成形性能.针对AZ31镁合金板材高速率本构关系建立、室温/温热磁脉冲成形、温热与驱动耦合磁脉冲成形和磁脉...     

铸态ZK60 镁合金往复挤压的组织与性能

目的探索工艺参数对微观组织和力学性能的影响。方法材料选用铸态ZK60合金,通过试验研究挤压比、往复挤压道次对镁合金微观组织演变的影响,分析挤压比对T6处理的材料力学性能的影响。结果在一定范围内增大挤压比和增加往复挤压道次均有助于组织细化。在350℃、挤压比为8时,经过8道次往复挤压变形可以细化晶粒到3μm左右。晶粒尺寸达到5μm以下,增加往复道次使晶粒细化的效果不明显,但有利于晶粒的均匀化。在往复挤压温度350℃,挤压比8,往复道次8的条件下,经过T6处理的试样具有良好的综合力学性能,伸长率达到22.1%,抗拉强度为308.6 MPa。结论 ZK60镁合金在往复挤压和动态再结晶过程中,晶粒的细化与往复挤压道次和挤压比有关。若挤压比较小,尽管往复道次较大,但是晶粒细化的效果不明显;合理的匹配挤压比与往复道次,能获得细小、均匀的组织。     

电解液组分浓度对ZK60镁合金微弧氧化膜的影响

采用酸性电解液微弧氧化,对环境有污染.为此,采用环保型的Na2SiO3-NaOH碱性电解液体系对ZK60镁合金进行了微弧氧化,研究了电解液组分浓度对微弧氧化膜耐腐蚀性的影响.结果表明:电解液中NaOH浓度越低,微弧氧化膜层的耐蚀性越好,粗糙度越小,成膜越均匀;随着Na2SiO3浓度增加,微弧氧化膜厚度增加,腐蚀电流变小,耐蚀性提高.     

ZK60镁合金热压缩变形行为

为了研究ZK60镁合金的热变形行为,采用Gleebe-1500热模拟机在变形温度为423～673K、应变速率为0.001～10s-1条件下对合金进行的热压缩试验.分析合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,通过引入Z参数建立合金流变应力本构方程,并观察合金变形过程中的显微组织演变.结果表明:变形温度低于473K且应变速率大于0.1s-1时试样发生宏观开裂;在变形温度较高和应变速率较低时,合金真应力-真应变曲线具有动态再结晶特征.随变形温度升高和应变速率的降低流变应力减小,热压缩后的组织中再结晶现象越明显;应变速率越高,再结晶晶粒越细小.     

镁合金复合细晶强化研究进展

细化镁合金的晶粒可极大改善其综合力学性能,单一的细化方法包括在熔体中施加外力场作用、高压和激冷作用以及大塑性变形,单一细化方法下的材料性能难以满足实际需求,且生产效率低、成本高、质量难以保证.2种及以上细化晶粒方法的结合可以实现镁合金性能的极大提升,通过评述镁合金复合加工方法,包括挤压铸造-固态挤压成形、挤压铸造-正挤压成形、FE-CCAE复合变形工艺、电磁脉冲结合轧制工艺、超声振动-挤压加工等,详细阐述镁合金复合细晶强化工艺的研究进展,为进一步研究和开发更加高效绿色的镁合金晶粒细化复合成形技术提供参考.     

ZK60镁合金的热压缩变形行为

采用Gleeble-1500热模拟机在温度250～400℃、应变速率0.001～1s-1、最大变形程度105%的条件下对ZK60镁合金进行了高温压缩模拟实验研究。分析了实验合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,计算了变形激活能和应力指数,并观察了热压缩变形过程中组织的变化。结果表明,合金的峰值流变应力随应变速率的增大而增加,随温度的升高而减小;在给定的变形条件下,计算出合金的变形激活能为63～130kJ/mol,应力指数为2.78～3.79;降低变形温度和提高应变速率可使再结晶晶粒的平均尺寸减小。     

累积叠轧焊温度对AZ31镁合金板材组织与性能的影响

目的研究叠轧温度对AZ31镁合金板材组织与性能的影响。方法在450℃和550℃下,对AZ31镁合金板材进行2道次叠轧,研究不同温度下板材界面裂纹的金相组织、RD-ND面晶体取向、力学性能以及断面形貌的异同。结果 450℃累积叠轧制备的ARB2镁合金板材室温断裂伸长率为2.3%,550℃累积叠轧制备的ARB2镁合金板材室温断裂伸长率为8%;450℃叠轧板材中动态再结晶晶粒大多数尺寸约为1～3μm左右,550℃叠轧板材中动态再结晶晶粒大多数尺寸约为600 nm～2μm。结论通过提高温度,可改善界面结合性能,促进基面晶粒往非基面取向偏转,提升了叠轧板材的力学性能,使叠轧板材由较低温度下的脆性断裂向韧性断裂转变。     

热轧AZ31B镁合金板材超塑成形性能研究

研究了工业态热轧AZ31B镁合金板材的基本成形性能,其室温塑性较差且存在各向异性,而在应变温度为400-490℃,应变速率为1×10-4～1×10-3s-1的实验条件下均表现出良好的超塑性.其最大断裂延伸率达到216%,应变速率敏感指数达0.36.因此,对不具有典型等轴细晶的工业态热轧AZ31B镁合金板材,无需经过复杂的预先热处理,同样可以得到良好的超塑性,更具有经济实用价值.     

ZK60镁合金光纤激光焊接工艺参数及接头性能研究

目的 采用光纤激光对ZK镁合金进行焊接,分析焊接工艺参数对焊接接头性能的影响规律。方法 采用正交实验方法,在焊接过程中对焊接主要的工艺参数比如:激光的功率,焊接的速度,离焦量进行三因素三水平正交实验,采用拉力实验机对焊接接头进行抗拉强度测试,得到抗拉强度最大的工艺参数组合。对焊缝微观组织及断口形貌进行分析。结果 当激光功率为1 400 W、焊接速度为40 mm/s、离焦量为3 mm时,焊缝抗拉强度达到最高的308 MPa,达到母材抗拉强度的95%。结论 在合适的工艺条件下,光纤激光焊接过程中,如果热输入较低,焊接速度过快,导致熔池冷却速度非常快,同时细化了晶粒,提高焊缝接头的综合力学性能。     

镁合金板材轧制成形边裂的研究进展

镁合金是近年来国家重点发展的金属结构材料之一,其具有质量轻、比强度高、弹性模量大等优点,同时具有良好的减震降噪和抗冲击等性能,被广泛应用到国民经济和工业生产等诸多领域。深入开展镁合金关键技术问题研究,对解决当前能源结构、产业结构的突出问题具有非常重要的意义。轧制是生产镁合金板材的常用方法之一,该生产工艺可以细化镁合金板材的组织,提高其力学性能,且具有连续化批量生产的优势。然而,镁合金板材在轧制过程中极易出现边裂,由此产生的大量切边废料严重影响了镁合金板材的成材率和材料利用率,限制了该材料的进一步发展。针对镁合金板材轧制过程中出现的边裂问题,近几年学者们采用在线加热、包覆轧制、衬板轧制、异步轧制、预制凸度、模型预测等方法对镁合金板材轧制成形进行了研究,并取得了积极的效果。这为制备无边裂或少边裂的镁合金板材提供了可能,且其工业化生产将带来巨大的经济效益。本文归纳了国内外镁合金板材轧制成形边裂的研究进展,简述了镁合金板材轧制成形易产生边裂的宏微观原因,分类总结了轧制温度、压下制度、轧制速度和应力状态等宏观因素对边裂产生的机理及影响规律,并从晶体的结构、织构、组织均匀性、孪晶和脆性相等微观角度分析了镁合金板材边裂的机制。基于镁合金板材轧制边裂的宏微观机制及影响规律,总结了减轻边裂的方法,即通过改变轧制方式、转换轧制路径、改进成分设计等手段减少镁合金板材轧制成形边裂的产生,同时分析了目前研究中存在的不足并对今后的研究方向进行了展望。