等通道转角挤压Mg-6Zn-2Si合金组织及性能研究

采用等通道转角挤压变形工艺,在573 K下以Bc路径对Mg-6Zn-2Si镁合金进行4道次和8道次挤压细化合金晶粒来提高其力学性能,同时对合金室温拉伸断口进行分析,并阐述了等通道挤压改善实验合金微观组织和力学性能的机理。结果表明:经4道次挤压后晶粒由310μm细化到13μm,Mg_2Si相最大约60μm,细化为细小颗粒状约7μm,α-Mg基体与Mg Zn相均得到显著细化,屈服强度提高180%,伸长率提高140%,抗拉强度提高75%。与4道次相比,经8道次挤压后微观组织无明显变化,屈服强度有所提高,抗拉强度和伸长率变化不大。合金的室温拉伸断口由铸态合金的脆性断口过渡为韧性断口,并且韧窝加深,分布更均匀。     

等通道转角挤压对Mg-12Al-0.7Si合金组织与性能的影响(英文)EI北大核心CSCD

研究了Mg-12Al-0.7Si镁合金在等通道转角挤压过程中微观组织与力学性能随着挤压道次的变化行为。结果表明,随着挤压道次的增加,基体晶粒不断细化。6道次细化效果最佳,从铸态约90μm细化至约8μm,连续网状分布的β-Mg17Al12相被挤碎至约4μm,汉字状Mg2Si相破碎且趋于均匀分布,8道次挤压后平均尺寸为2～3μm。室温抗拉强度和伸长率在6道次和8道次挤压后达到最高,分别为293 MPa和5.1%。高温抗拉强度和伸长率在2道次和6道次挤压后最佳,分别为204 MPa和34.4%。基面(0002)晶面取向随挤压道次增加而逐渐增强,形成基面变形织构。     

铸造冷却速度对Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y挤压态合金组织性能的影响

本文通过两种不同冷却速度制备成分相同、铸造组织特征不同的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y铸态合金,研究不同铸造组织特征对挤压变形态合金组织和力学性能的影响。研究结果表明：与空冷铸造合金相比较,通过水冷冷却增大了熔体冷却速度,使铸态组织得到细化,抑制了W-相（Mg3Y2Zn3相）的形核,并促进了I-相（Mg3YZn6相）的生成,获得了更大体积分数的准晶相(I-相)。经过挤压变形后,水冷铸造合金中的再结晶晶粒细小均匀,经过挤压变形破碎的细小I-相颗粒弥散分布在基体上,{0002}基面织构得到弱化,而{101 ?2}织构强度增强,从而使挤压态Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y合金的强度和塑性都得到了大幅的提高。水冷铸造Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y合金经过挤压变形后,屈服强度和抗拉强度分别达到297.0MPa和327.3MPa,与空冷铸造挤压态合金相比分别提高了46.4MPa和21.4MPa。水冷铸造Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y挤压态合金的延伸率达到14.8%,与空冷铸造挤压态合金相比增大了4.7%。     

ECAP变形对Mg-Y-Nd-Zr合金组织和性能的影响

利用等通道角变形(ECAP)方法,沿Bc路径在400℃温度下对稀土Mg-2Y-0.6Nd-0.6Zr合金进行不同道次的塑性变形,采用光学显微镜,X射线衍射仪和电子背散射衍射(EBSD)技术等分析了不同道次挤压之后合金的微观组织、晶粒尺寸、物相和织构的变化,采用硬度试验和拉伸试验研究了ECAP不同道次对合金力学性能的影响。结果表明:ECAP之后Mg-2Y-0.6Nd-0.6Zr合金晶粒得到明显细化,并且在4道次之后晶粒细化效果最佳,大部分晶粒已细化至0.45μm;在ECAP变形6道次后再结晶的晶粒开始长大,但晶粒组织在6道次的时候均匀性最好;Mg-2Y-0.6Nd-0.6Zr合金第二相体积分数较小,ECAP变形后有大量的第二相粒子Mg_2Y相从过饱和的基体中析出且多分布于晶界处,ECAP变形4道次后各相数量趋于稳定;Mg-2Y-0.6Nd-0.6Zr合金随着挤压道次的增加,小角度晶界所占比例减少,大角度晶界有所增加;同时,进行ECAP变形后,Mg-2Y-0.6Nd-0.6Zr合金织构的强度和取向都有所变化,织构强度在4道次时最弱,在随后的ECAP变形中又开始增强,在6道次时由倾斜织构转变成强基面织构,Schmind因子趋于0,力学性能结果表明晶粒的细化作用大于织构的软化作用和强化作用,随着ECAP道次的增加,Mg-2Y-0.6Nd-0.6Zr合金的力学性能有所提高,但是在ECAP变形4道次后提高幅度较小,抗拉强度由150 MPa提高到183 MPa,硬度也从54.8 HV0.1提高到了63.7 HV0.1,屈服强度也较ECAP变形之前提高了56%,基本上符合Hall-Petch关系;并且在6道次后,由于晶粒细化且均匀分布,室温伸长率提高到了26.7%。     

等通道转角挤压变形Mg-1.5Mn-0.3Ce镁合金的组织、织构与力学性能

采用等通道转角挤压(ECAP)工艺以Bc路径在623K温度下对Mg-1.5Mn-0.3Ce镁合金进行变形,观察显微组织与织构,测试了力学性能。显微组织分析表明,镁合金经ECAP变形晶粒尺寸明显得到细化,经6道次ECAP变形后晶粒尺寸由原轧制态的约26.1μm细化至约1.2μm,且细小的第二相粒子Mg12Ce弥散分布于晶内及晶界处;同时经ECAP变形后,原始轧制织构随变形道次的增加不断减小,并开始转变为ECAP织构,织构强度不断增强;力学性能结果表明,由于晶粒细化作用大于织构软化作用,前3道次ECAP变形镁合金强度随道次的增加不断提高,与Hall?Petch关系相符,在第3道次时其抗拉强度和屈服强度达到最大值,分别为272.2和263.7MPa;在4道次之后形成较强的非基面织构,镁合金强度下降,与Hall?Petch呈相悖关系。断口分析表明,轧制态与ECAP变形镁合金的断裂方式都是沿晶断裂,由于6道次变形镁合金晶粒细化,存在更多的韧窝并获得16.8%最大室温伸长率。     

铸造冷却方式对Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y挤压态合金组织及性能的影响

采用2种不同铸造冷却方式制备成分相同、组织特征不同的Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y镁合金,研究不同铸造组织特征对挤压变形态合金组织和力学性能的影响。结果表明:与空冷铸造合金相比,水冷增大了熔体冷却速度,使合金铸态组织得到细化,抑制了W-相(Mg_3Y_2Zn_3相)的形核,并促进了I-相(Mg_3YZn_6相)的生成,获得了更大体积分数的准晶相(I-相)。经过挤压变形后,水冷铸造合金中的再结晶晶粒细小均匀,I-相颗粒经过挤压破碎后弥散分布在基体上,{0002}基面织构得到弱化,而■织构强度增强,从而使Mg-4.4Zn-0.3Zr-0.4Y挤压态合金的强度和塑性都得到了大幅提高。水冷铸造合金经过挤压变形后,屈服强度和抗拉强度分别达到297.0和327.3 MPa,与空冷铸造挤压态合金相比分别提高了46.4和21.4 MPa。水冷铸造挤压态合金的延伸率达到14.8%,与空冷铸造挤压态合金相比增大了4.7%。     

ECAP挤压变形对6063合金组织与性能的影响

对比分析了铸态、3道次和6道次挤压态6063合金的力学性能和显微组织,并对断口形貌进行了观察。结果表明,经过多道次挤压变形后,6063合金的显微硬度和拉伸力学性能都得到不同程度提高,在挤压道次为3道次时,6063合金的显微硬度和抗拉强度取得最大值;经过多道次挤压变形后,6063合金的晶粒明显细化,Mg2Si相得到不同程度碎化且分布更加均匀;铸态6063合金呈现脆性断裂特征,而3道次挤压和6道次挤压6063合金呈现韧性断裂特征。     

等径角挤压制备AZ91D镁合金的组织与性能

研究了铸态AZ91D镁合金在等径角挤压（Equal Channel Angular Extrusion,ECAE）后的室温力学性能和微观组织特征。在力学性能方面,铸态AZ91D镁合金经过1道次ECAE变形后,室温力学性能（屈服强度、抗拉强度、延伸率、弹性模量）由86.3 MPa,146.3 MPa,1.84%,42.5 GPa分别提高到144.1MPa,222.8 MPa,3.49%,47.7 GPa;2道次后变为109.1 MPa,268.3 MPa,4.48%,48.9 GPa。在微观组织方面,挤压1道次后,由于枝状晶粒在等径道弯角处滑动和转动时发生破碎,AZ91D镁合金的晶粒和黑色共晶相Mg17Al12沿挤压方向拉长为条带状;挤压2道次后,黑色共晶相开始部分回溶,共晶相有所减少且呈非连续分布。     

等通道转角挤压制备超细晶Mg15A1双相合金组织与性能

对高铝双相合金Mg15A1在553K以Bc路线进行了不同道次的等通道挤压（ECAP）,获得了超细晶高铝镁合金。通过OM,SEM,TEM分析了ECAP前后合金的微观组织结构及断口形貌,并测试了不同挤压道次后合金的硬度和室温拉伸性能,分析了ECAP细化晶粒机理及其性能改善原因。结果表明,随挤压道次增加,累计形变增强,网状硬脆相β-Mg17Al12破碎,合金晶粒显著细化,但对单相区和两相混合区细化效果不同。在α、β两相共存区内,4道次ECAP后形成100nm-200nm的细晶粒;在α单相区,4道次ECAP后晶粒为1μm以下,且在初晶α-Mg内析出弥散细小的β相,起到细晶强化和弥散强化作用。8道次ECAP后,晶粒略有长大。ECAP使合金的硬度、抗拉强度和延伸率同时得到提高,尤其是4道次ECAP后,硬度提高了32．04％,抗拉强度σb从150MPa提高到269．3MPa,延伸率δ由0．05％提高到7．4％;8道次ECAP后,硬度、抗拉强度略有下降,延伸率略有上升。SEM断口观察显示ECAP使合金拉伸断口形貌由铸态的解理断裂特征转变为延性韧窝断裂特征。     

纯镁室温包套等通道转角挤压的组织和力学性能

在室温下对预先(200±5)℃×3 h退火的Ф8 mm×75 mm的铸态纯镁圆棒试样进行了包套等通道转角挤压(ECAP)试验,研究了挤压道次对组织和力学性能的影响。结果表明:室温4道次ECAP挤压后,试样的晶粒细化到小于6μm;增加挤压道次会使基面织构强度降低;室温ECAP使纯镁的力学性能显著提高,抗拉强度由铸态的33 MPa增加到121 MPa,伸长率则略微下降。