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.     

AZ31B镁合金带材热轧过程组织均匀性及性能研究

本文开展了变形温度为300、350、400 ℃和总压下率分别为15%、30%、45%、60%的AZ31B镁合金带材热轧试验,分析了不同工艺参数对轧后带材的微观组织及力学性能的影响规律。研究表明:随着轧制温度的升高,再结晶百分数增加,晶粒细化显著,组织均匀性增强;当温度达到350 ℃时,由于中间退火保温导致再结晶晶粒长大,使温度进一步升高,对再结晶程度的影响减弱,轧后带材晶粒度和延伸率均有降低;相比温度参数,提升总压下率对晶粒细化效果更为显著,轧制温度为300 ℃,压下率为60%时近表面平均晶粒尺寸由10 μm细化至3.7 μm,中心层晶粒尺寸细化至4.9 μm,组织分布较为均匀;压下率的增加有效改善了组织均匀性,使轧后带材延伸率显著增加,拉伸断口的韧窝增多,且逐渐加深。     

AZ31镁合金管材挤压成型数值模拟与实验研究

运用基于AZ31镁合金本构方程与ALE算法的HyperXtrude软件对典型AZ31薄壁管材的挤压过程进行数值模拟,并通过调整焊合室高度、焊合室大圆角及焊合室坡度3个结构参数,分析不同条件下应力分布与速率分布的变化情况。结果表明:焊合室内近工作带处压力随焊合室高度增加不断减小,分流孔与焊合室压力的最大值与平均值均随焊合室大圆角增大发生降低,分流孔与焊合室压力随焊合室入口坡度增大不断增大,并在焊合室高度为16mm、大圆角为18mm以及入口坡度为15°时金属流速均方差达到最小值。优化模具结构缓解了应力集中与流速不均等问题,在实验生产中得到合格产品,型材组织均匀细化。     

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。     

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-剪切-弯曲变形工艺数值模拟研究

目的研究温度和道次压下量的变化对AZ31镁合金轧制-剪切-弯曲变形工艺的影响规律。方法对AZ31镁合金轧制-剪切-弯曲变形过程进行数值模拟,探究变形过程中应力、应变分布规律。结果压下量越大,模具转角处累积的等效应变值越大;随着温度的升高,模具转角处等效应力逐渐减小,等效应变逐渐增大。结论试样在模具转角处发生了剧烈的塑性变形,研究结果为板材的制备提供了依据。     

AZ31B镁合金TIG焊接件应力腐蚀性能研究

为了研究AZ31B镁合金钨极氩弧焊接件应力腐蚀性能,室温下采用三点加载的方式,在去离子水中对试样进行应力腐蚀试验。利用光学显微镜(OM)观测试样微观结构,利用扫描电镜(SEM)观测应力腐蚀断口,利用X-350A型X射线应力仪和CHI660B型电化学工作站分别测定试样表面残余应力和动电位极化曲线。试验结果表明:采用单面焊双面成型工艺,在45～50A的焊接电流及合适的焊接速度条件下,焊接2.2mm厚AZ31B镁合金薄板时,钨极氩弧焊能够获得理想的焊接接头,抗拉强度达到209MPa;焊接件热影响区表面残余拉应力为60MPa;同母材相比,焊接件自腐蚀电位减小27mV,腐蚀电流增大了41.4%,从而增加焊接件腐蚀倾向;AZ31B焊接件在去离子水中浸没192h后出现应力腐蚀开裂,属于穿晶型脆性断裂,这表明AZ31B镁合金焊接件在去离子水中具有很高的应力腐蚀敏感性。     

AZ31 镁合金压痕-压平复合形变数值模拟

目的研究AZ31镁合金压痕-压平复合形变过程中工艺参数对形变区温度场、应力场、应变场、塑性变形力的影响规律。方法采用有限元模拟软件,对复合形变过程进行数值模拟研究,获得不同工艺参数条件下,温度场、应力场、应变场、塑性变形力的变化规律。结果在压痕形变过程中,随着形变温度的增大,形变区温度场的最高温度随之增大,最大塑性变形力的随之减小。在压痕形变过程中,随着模具温度的增大,形变区温度场的最高温度随之增大,最大塑性变形力随之减小。结论实验结果与数值模拟结果相吻合,说明数值模拟过程中的几何模型及相关参数设定是合理的。     

模拟体液中的尿酸对AZ31B镁合金腐蚀行为的影响

过去,探讨高尿酸浓度体液中AZ31B镁合金腐蚀状况的研究不多。采用开路电位、交流阻抗谱和失重法等研究了AZ31B镁合金在不同尿酸浓度的模拟体液中的腐蚀行为。结果表明:在模拟体液中尿酸会加快镁合金的腐蚀,但是尿酸加入量与腐蚀速度不是简单的线性关系,尿酸浓度较小时其对腐蚀速率影响较大,当尿酸浓度超过104μmol/L后,镁合金的腐蚀速率不再显著增大;镁合金的失重速率随着浸泡时间的延长而减小,经8~12 d的浸泡后,镁合金的腐蚀过程基本达到稳定状态。     

镁合金AZ31B钨极氩弧焊焊接过程热效率研究

以镁合金AZ31B为研究对象,采用钨极氩弧焊(TIG)填丝工艺,研究在不同焊接工艺参数下(I=120～200A,U=11～15V,v=3～11mm/s)的焊接电弧热效率和熔化效率,并探讨焊接工艺参数、焊接热效率和熔化效率对焊接接头微观组织的影响。结果表明:焊接工艺条件下,镁合金AZ31B的焊接电弧热效率值在0.56～0.82之间;熔化效率随着焊接电流和焊接速率的增加而增大;不同的焊接工艺对焊接接头的横截面形状(熔深B和熔宽H)和微观组织都有较大的影响。     

Hot Cracking in AZ31 and AZ61 Magnesium Alloy

This paper examined the impact of the number of thermal cycles and augmented strain on hot cracking in AZ31 and AZ61 magnesium alloy. Statistical analyses were performed. Following observation using a scanning electron microscope (SEM), an energy dispersive spectrometer (EDS) was used for component analysis. Results showed that Al content in magnesium alloy has an effect on hot cracking susceptibility. In addition, the nonequilibrium solidification process produced segregation in Al content, causing higher liquid Mg-alloy rich Al content at grain boundaries, and resulting into liquefied grain boundaries of partially melted zone (PMZ). In summary, under multiple thermal cycles AZ61 produced serious liquation cracking. AZ61 has higher (6 wt%) Al content and produced much liquefied Mg17Al12 at grain boundaries under multiple thermal cycles. The liquefied Mg17Al12 were pulled apart and hot cracks formed at weld metal HAZ due to the augmented strain. Since AZ31 had half the Al content of AZ61, its hot-cracking susceptibility was lower than AZ61. In addition, AZ61 showed longer total crack length (TCL) in one thermal cycle compared to that in three thermal cycles. This phenomenon was possibly due to high-temperature gasification of Al during the welding process, which resulted in lower overall Al content. Consequently, shorter hot cracks exhibited in three thermal cycles. It was found the Al content of AZ31 and AZ61 can be used to assess the hot-cracking susceptibility.     

AZ31镁合金高应变速率轧制宏微观仿真

本工作通过构建宏观有限元模型和微观动态再结晶模型,对AZ31镁合金在300～400℃、平均应变速率为10～29 s-1的条件下进行高应变速率轧制宏微观模拟.对比实验结果的结论如下:随着平均应变速率的增加,模拟的轧板宽度方向等效应力差值和宏观边裂长度都减小,等效应力差值越大,边裂长度越长,宏观模拟结果与实验一致;采用微观动态再结晶模型、宏观有限元历史加载耦合元胞自动机(CA),模拟AZ31镁合金高应变速率轧制中的动态再结晶过程,微观模拟结果与实验吻合;随着平均应变速率的增加,再结晶越完全,使得应力集中被释放,边裂长度减小.通过建立AZ31镁合金高应变速率轧制多尺度宏微观仿真模型,能够精确模拟仿真高应变速率轧制过程,对镁合金高应变速率轧制的精确控制提供了新的思路.     

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。     

AZ31B镁合金挤压工艺研究

在油炉中熔炼AZ31B镁合金,用熔剂保护,石墨模铸造圆锭.铸锭经400℃×12h的均匀化处理后,进行热挤压,其挤压温度为400℃,挤压速度为1～2.5m/min,挤压比为10～45.共挤出了11种规格的棒材、管材、型材(工字型、槽型、角形、方形、T形等),挤压过程中均发生了动态再结晶,其抗拉强度σb在275～285MPa之间,屈服强度σ0.2 在220～225MPa之间,延伸率δ在15%～17%之间.所制订的工艺合理,挤压出的棒材、管材、型材有较好的力学性能.     

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镁合金薄壁管材挤压技术研究

目的得到综合力学性能良好的AZ31镁合金Φ8 mm薄壁管材。方法研究了热挤压、等温挤压与反向温度场挤压3种工艺对AZ31镁合金薄壁管材晶粒组织和力学性能的影响。结果热挤压管材组织不均匀,头部晶粒粗大、尾部细小,等温挤压和反向温度场管材挤压组织较为均匀。结论反向温度场挤压在模具温度为300℃、坯料温度为20℃条件下,薄壁管材抗拉强度达278MPa,伸长率达20.1%,综合力学性能最佳。     

AZ31镁合金管材游动芯头拉拔有限元模拟

运用Deform软件模拟了AZ31镁合金管材游动芯头拉拔过程,并对比研究了模具锥角、定径带长度、变径带长度对拉拔管材成形性的影响。结果表明:在拉拔AZ31管材时,最大压应力出现在外模变径段与定径段过渡区,合适的模角配合不仅能降低拉拔力,还能提高尺寸精度。模具定径段长度对管材变形时的均匀性和拉拔力的影响较大,变径段长度对管材拉拔的影响较小。最终通过实验验证了模拟结果,制备出了尺寸精度高的AZ31镁合金管材。