施密特因子在镁合金微观变形机制研究中的应用

施密特因子具有计算简单、表述方便的优点,在金属微观塑性变形机理分析中,能够定性判断微观变形模式滑移和孪晶的启动。首先介绍了施密特因子在密排六方晶体结构中的多种表述形式,然后分别列出了其在镁合金塑性变形微观机理分析中的应用。上述应用结果表明,施密特因子在镁合金变形机理研究中是不可缺少的工具。     

预变形及退火处理提高AZ31镁合金的塑性

研究了预变形及退火处理对挤压态AZ31镁合金压缩力学性能的影响,结果表明:沿挤压方向进行应变量为0.086的预压缩变形,随后在300℃下进行0.5小时退火处理,可显著提高镁合金的塑性,其压缩率比一次压缩至破碎的压缩率提高约137%。织构及金相分析结果表明:预变形使(0002)基面发生了近90°的转动,由平行挤压方向变为与挤压方向垂直,且产生了大量孪晶组织。退火处理不改变(0002)基面织构,但消除了孪晶且出现了细小再结晶晶粒,因而提高了镁合金的塑性。     

对双峰织构类型AZ31镁合金板材力学性能各向异性的分析

目的 制备双峰织构类型的AZ31镁合金板,以改善板材微观组织和弱化基面织构,研究微观组织对力学性能各向异性的影响规律,以提高镁合金板材的成形性能。方法 通过弯曲限宽矫直技术对0°、30°和60°轧向切样的板材进行热加工以预制拉伸孪晶,获得双峰织构类型的AZ31镁合金板材,通过EBSD获取板材的微观组织。对RD、45°和TD方向的原始板材进行室温单向拉伸实验,获得板材的工程应力-应变曲线及力学性能参数,并计算r值（塑性应变比）与n值（应变硬化指数）。结果 弯曲限宽矫直技术可诱发大量拉伸孪晶形成ED偏转织构,将偏转织构与基面织构共存的板材称为双峰织构类型AZ31镁合金板材。拉伸孪晶的出现显著细化了晶粒,弱化了基面织构强度,使板材的屈服强度下降,极大提升了材料塑性。其中30°轧向切样的板材ND面塑性力学性能各向异性的改善效果最好,其r值最小、n值最大。结论 双峰织构类型能够弱化AZ31镁合金板材基面的织构强度,提高材料塑性。拉伸孪晶含量越高,板材的强度与塑性越好,力学性能各向异性的改善效果也越显著。     

AZ31镁合金连续变断面挤压变形行为及组织演变

采用大变形量的连续变断面循环挤压工艺对铸态AZ31镁合金进行不同道次的挤压变形,分析了其在变形到断裂过程中的受力情况和微观组织变化。研究表明:随着变形次数的增加,铸态AZ31镁合金晶粒不断被细化,10道次变形后,晶体内的不均匀变形被消除,粗大的晶粒全部变为细小的等轴晶,晶界上的第二相和杂质也均匀地分布在晶粒间;变形过程中发生了动态再结晶,原始粗大晶粒在形成细小等轴晶的同时仍能保持原有晶体位置的遗传性;变形过程中主要以孪晶为主,锥形裂纹末端为沿晶和穿晶结合型断裂,侧面为单一型穿晶断裂,并且裂纹两边显微组织存在较大差异性。     

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。     

AZ31变形镁合金挤压成形工艺的研究

选择AZ3l变形镁合金,设计了实心棒材、矩形和圆形截面薄壁空心型材试样,对坯料加热、模具预热、润滑剂、挤压比、挤压速度及挤压力等工艺问题与工艺参数,进行了系统的试验研究.总结了成形规律和确定工艺参数的方法,对生产应用将起到重要的参考作用.     

AZ31镁合金冷压缩变形再结晶的研究

对取自铸态的AZ31镁合金进行不同变形量的压缩变形,然后在不同温度下保温不同时间进行退火处理,观察微观组织,获得变形量、退火温度和保温时间对AZ31镁合金微观组织的影响规律.结果表明:在退火过程中,变形量大(12.5%和15%)的试样可以发生完全再结晶,变形量为2.5%和5%的试样未观察到再结晶的发生.随着退火温度的升高,再结晶过程加快,孪晶界是新的再结晶形核地点.     

AZ31镁合金轧制工艺的研究

对AZ31镁合金在400℃条件下的轧制工艺进行了研究,在不同压下量、不同道次条件下分别进行了轧制实验,并对轧制后AZ31板材的组织和力学性能进行了研究。实验结果表明:在400℃条件下,以小变形量轧制,每道次压下量为1mm时,较好的加工工艺条件为轧制到第8道次,累积变形量50%;每道次轧制压下量为2mm时,较好的加工工艺条件为轧制到第2道次,累积变形量为25%;AZ31镁合金在大变形量下轧制易产生裂纹,裂纹的产生可能是由于随着累积变形量增加,内应力激增,在难变形的硬取向晶粒区或第二相处产生应力集中,萌生裂纹。裂纹尖端扩展经过的区域变形量较大,因而裂纹两侧存在再结晶细晶区域。     

AZ31镁合金微结构关联的孪生形核与长大统计分析

为了揭示金属镁合金晶粒大小、晶向及晶界倾角等微结构与孪生形核及长大之间的关联性,通过EBSD技术获取大量诸如晶粒尺寸、晶向及晶界倾角等微结构以及晶内孪生形核数、孪晶厚度等数据进行统计分析。对应变为4.9%的镁合金微结构的统计分析表明:晶粒大小、晶界倾角等微结构分布基本符合概率函数Weibull分布特征;大晶粒、高Schmid因子、小角度晶界有利于孪生形核,而孪晶长大对微结构的敏感度较弱;不是所有高Schmid因子的孪生变体都能够形核长大。由对孪生形核与长大随应变递增的演化分析结果可推测:相同晶粒内,不同位置对孪晶变体的形核强度有显著影响,很显然存在其他晶内微结构如缺陷、位错密度等对孪生形核产生重要影响;然而孪晶长大更多地受到晶内存在的孪生形核数和孪晶变体类型数量的强烈影响。本工作可为发展孪生形核长大与微结构的数学关系提供试验依据。     

AZ31镁合金的研究现状和发展前景

叙述了AZ31镁合金在组织、性能等方面的特点,介绍了主要合金元素对AZ(Mg-Al-Zn)系镁合金组织和性能的影响;综述了该合金的研究现状,提出了该合金发展和应用前景.     

坯料温度对AZ31镁合金反挤成形的影响

在300～400℃温度范围内,挤压比λ=5的条件下,对铸造态AZ31镁合金的反挤压成形进行了实验研究,分析了挤压变形力、挤压成形性以及组织性能的变化规律.实验结果表明:AZ31镁合金在300～400℃范围内反挤成形,随变形温度的升高,挤压变形力呈现下降的趋势;而△T(坯料温度的不均匀度)的增大,使得挤压件表面质量变差,外表面出现垂直于挤压方向的横向裂纹;随变形温度的降低,挤压件晶粒逐步细化,硬度上升.为AZ31镁合金反挤压变形温度的优化提供了基础.     

退火工艺对AZ31镁合金微观组织的影响

研究了不同退火工艺下AZ31镁合金的微观组织.结果表明,退火温度在200～350℃,保温时间在30～120min时,AZ31镁合金横向和纵向显微组织变化基本一致;退火温度为300℃,保温120min后晶粒度均达到最小值,横截面最小晶粒度约为11.51μm,纵截面最小晶粒度约为12.85μm.分析了晶粒度随退火温度和保温时间的变化情况.     

AZ31镁合金强流脉冲电子束表面改性研究

通过动电位极化曲线测试.光学电子显微镜及电子探针等方法研究了强流脉冲电子束表面处理对AZ31镁合金腐蚀性能的影响及样品的表面形貌与成分.结果表明,在5%NaCl溶液中,加速电压27kV、脉冲8次处理后的样品比原始样品耐蚀性提高了1.6倍;处理后样品的表面出现了典型的熔坑形貌;电子束快速凝固过程使最表层晶粒细化,进而导致表层镁、铝元素含量及分布形式发生变化.样品表层铝元素含量的提高是改善其耐腐蚀性能的主要原因.     

苯甲酸钠对AZ31镁合金的缓蚀作用

发展适用于镁合金的环保型缓蚀剂对于有效抑制镁合金腐蚀、拓展其应用具有重要意义.苯甲酸钠(SB)作为缓蚀剂对镁合金的作用过去报道较少.为此,采用电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了苯甲酸钠对AZ31镁合金在3.5%NaCl腐蚀介质中的缓蚀作用.结果表明:SB是一种阳极型缓蚀剂,通过增大阳极极化有效抑制了AZ31镁合金的腐蚀;缓蚀率随SB浓度的增大而增加,可达87%以上;SB的缓蚀作用主要由在金属表面的吸附引起,在AZ31镁合金表面的吸附符合Temkin吸附模型.     

Quantitative analysis on friction stress of hot-extruded AZ31 magnesium alloy at room temperature

Mg alloy AZ31 with ～79% (volume fraction of scattering less than 30°) basal-fiber texture through hot extrusion exhibits strong grain-size dependent yield strength. Samples with grain sizes varying from 4.5 to 22.3 μm were obtained by altering annealing time durations. The Hall-Petch relations of tension and compression are σ_0.2 = 86+200d^?1/2 and σ_0.2 = 17 + 327d^?1/2, respectively. Considering the correlation between grain orientation and deformation modes, a novel weighted average method of calculating friction stress σ₀ was proposed, and results of calculation agreed with the experimental ones, which can reasonably understand the yielding behavior in tension and compression.     

Anisotropic and tensile flow behaviors of Mg alloy AZ31B thin sheet in H24 condition at elevated temperatures

In this work, a series of experiments was performed to explore the effects of anisotropy, strain rate, and temperature on microstructure change and associated mechanical response of a rolled AZ31B-H24 Mg alloy sheet under tension. Tensile tests were carried out on specimens in the 0, 45, and 90° to the rolling direction, using initial strain rates in the range of 4 × 10⁻³ to 1 × 10⁻¹ s⁻¹ at temperatures of 250 and 370 °C. Results showed that variations in flow behavior under tension could be related to the changes in microstructure resulting from applied tensile conditions. Resultant microstructures, such as degree of dynamic recrystallization, grain growth, and shape of the grain, were associated with temperature, strain rate, and tensile loading direction. The initial texture influenced the variations in changes in microstructure and mechanical properties upon testing in different directions. The specimens upon testing in the 45° to the rolling direction yielded higher m-value, lower strength, and greater elongation to failure under all test conditions.     

AZ31镁合金等通道转角挤压应变累积均匀性分析及组织性能研究

等通道转角挤压工艺(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)是通过剧烈塑性变形改变微观组织结构生产超细晶粒材料的材料加工方法,工件变形的均匀性一直是ECAP 工艺过程中影响材料性能的主要原因之一.采用空间转换法实现了AZ31镁合金多道次ECAP挤压过程中有限元分析相关场量的准确传递,完成了四种不同挤压路径ECAP多道次挤压工艺的有限元模拟,获得了相应挤压件累积等效应变的分布规律.研究确定了经过四道次ECAP挤压以后等效应变累积最为均匀的挤压路径.通过微观组织观察和室温拉伸力学性能实验探讨了不同路径多道次ECAP挤压AZ31镁合金的组织性能变化规律.分析结果表明通过合适的变形路径可以获得细小而均匀的微观组织,当材料的应变累积均匀时,其力学性能也较好.