镁合金超塑性研究进展

镁合金因其密度小、比性能好、减震性能好、电磁屏蔽性好等优异性能,在航空航天、电子产品、汽车行业等有着良好的应用前景。目前镁合金还没有投入大规模工业化生产,主要原因之一就是镁合金塑性变形能力差,难以成形为复杂形状的部件。超塑性成形为这一问题的解决提供了可能,因此镁合金超塑性的研究受到了广泛重视。综述了近年来国内外Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Li系和Mg-Gd系镁合金超塑性研究进展,发现不同体系的镁合金经过不同的处理方法,在理想条件下的超塑性伸长率均能达到400%以上,表现出优异的超塑性,最后对今后进一步的发展方向作出了展望。     

基于粘塑性自洽模型AZ31镁合金塑性变形行为研究

以挤压态AZ31镁合金为研究对象,通过修正的VPSC模型,构建耦合滑移和孪生的晶体塑性力学模型,从微观变形机制的角度研究镁合金在不同加载方式下的塑性变形行为.通过EBSD等实验结果与模拟结果对比发现,轴向压缩过程中,协调变形的主要机制为拉伸孪生和基面滑移,拉伸孪晶的大量开启导致晶粒c-轴发生约90°的旋转,使得{000...     

镁合金塑性加工产业技术研究进展

简要介绍了10年来课题组关于镁合金轧制、挤压、拉拔工艺研究的部分结果,大量反复的实验研究得给出的工艺参数与组织和力学性能关系说明,镁合金塑性差是可以改善的,可以实现AZ31镁合金的冷挤压和冷拉拔。还论述了镁合金塑性加工产业技术要突破,必须在大幅度降低镁合金塑性加工生产成本的同时,大幅度提高镁合金板材、管材、棒材、线材的塑性,以便于二次塑性加成形时,不增加成本。这样才能形成镁合金塑性加工产业链,镁合金塑性加工才能实现大规模产业。课题组10年来的研究,寻找到了既大幅度降低成本又大幅度提高塑性的新工艺原理与方法,为未来实现镁合金塑性加工产业大规模发展建立了技术基础。本文的看法,仅是为引起更多从事镁合金塑性加工技术人员与研究者关注,共同讨论镁合金塑性加工技术问题,争取早日将镁合金塑性加工产业发展起来。     

晶体塑性模型描述多晶体循环加载中的Bauschinger效应

为了研究循环加载过程中织构对多晶材料Baushinger效应的影响,利用经典晶体塑性模型及含随动硬化的晶体塑性模型模拟AA6104铝合金循环加载力学行为.研究了多晶体中晶粒取向差异对材料宏观塑性行为的影响.详细分析了经典晶体塑性模型可描述多晶体循环加载Bauschinger效应机理,定量分析了多晶有限元模型中晶体取向差异对模拟结果的影响.结果表明多晶体中由于晶粒取向差异而造成的晶粒间相互作用力使得多晶体模型宏观卸载时晶粒内的残余应力是产生Bauschinger效应的主要原因,采用含随动硬化的晶体塑性模型能够较好地模拟具有织构的AA6014铝合金的循环加载过程.     

搅拌摩擦加工镁合金超塑性最新研究进展

搅拌摩擦加工是制备细晶材料的有效手段,可使镁合金获得超塑性,进而提高镁合金的塑性加工能力,扩大镁合金的应用范围。搅拌摩擦加工制备细晶镁合金的超塑性已经成为国内外的研究热点。在介绍搅拌摩擦加工技术原理的基础上,综述了搅拌摩擦加工镁合金超塑性最新研究进展,介绍了镁合金超塑性变形机理,并提出了研究方向。     

镁合金的塑性加工技术

分析了镁合金的塑性变形特点及应用前景,阐述了镁合金塑性加工研究现状及在材料、性能和加工制造方面的发展方向,分析了镁合金挤压、锻造、冲压、胀形等变形特点及工艺关键.讨论了镁合金的各种加工性能和环境影响,总结了镁合金塑性加工技术的最新进展.     

变形镁合金塑性的改善

塑性差已成为变形镁合金加工与应用上的一个瓶颈,改善变形镁合金的塑性也就成为变形镁合金研究与应用中急需解决的关键技术之一.细化晶粒、控制织构、激活非基面滑移系可以显著改善镁合金的塑性,是较有前景的塑性改善方法.从以上3方面综述了变形镁合金塑性改善的最新研究进展.     

AZ31B镁合金板材的织构

研究了AZ31B镁合金热轧、冷轧和热处理状态板材织构的特征以及对机械性能各向异性的影响.结果表明:轧制镁合金板材具有主要以基面织构为主的板织构,其基面平行于板面,其他织构组分相对较弱;冷轧后的基极密度中心围绕板横向向轧制方向旋转约18°;冷轧后在300℃热处理对织构分布特征影响不大.冷轧后的基面向轧制方向倾斜使该方向的塑性指标得到改善.     

广义塑性力学及其运用

分析了经典塑性力学用于岩土类材料的问题，它采用了3个不符合岩土材料变形机制的假设。从固体力学原理直接导出广义塑性位势理论，将经典塑性力学改造为更一般的塑性力学——广义塑性力学。广义塑性力学采用了塑性力学中的分量理论，能反映应力路径转折的影响，并避免了采用正交流动法则所引起的过大剪胀等不合理现象，也不会产生当前非关联流动法则中任意假定塑性势面引起的误差。给出了广义塑性力学的屈服面理论、硬化定律和应力-应变关系，并建立了考虑应力主轴旋转的广义塑性位势理论。屈服条件是状态参数，也是试验参数，只能由试验给出。应用     

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。     

循环扩挤变形AZ80镁合金的组织、织构与力学性能

采用循环扩挤(Cyclic expansion-extrusion,CEE)变形工艺对AZ80镁合金的块状材料进行热挤压加工,观察试样的微观组织与织构,并测试了力学性能。结果表明:AZ80镁合金经过CEE变形后,晶粒的尺寸明显细化,第4道次CEE变形之后,晶粒尺寸从150~230 μm细化至2 μm,整体分布均匀且呈等轴晶;2道次变形后,随着挤压道次的增加,晶粒的细化程度减慢;同时经过CEE变形的AZ80镁合金织构包括了(0001)基面平行于挤压方向与(1120)棱柱面垂直于挤压方向的两种不同纤维织构,随着挤压道次的增加,织构总体强度出现先减后增再减的变化;力学性能相对于均匀化态有着明显的变化,第1道次CEE变形之后,抗拉强度与屈服强度分别达到各自的最大值,为290 MPa和180 MPa,第2道次CEE变形之后,强度出现不随晶粒细化而增强的现象(反Hall-Petch理论),这是因为织构的软化作用强于晶粒的细化作用,而伸长率随着挤压道次的增加而提高。     

镁合金扇形件挤压成形数值模拟

以刚塑性有限元分析为基础,对镁合金扇形零件的挤压成形工艺进行了模拟分析,制定出扇形零件的成形工艺,即镦挤-反挤压复合成形工艺.镦挤制坯工艺优化坯料结构,反挤压工艺成形零件.根据数值模拟的工艺参数进行试验研究,成形出符合要求的零件.     

镁合金表面耐磨涂层研究进展

镁及其合金具有优异的物理及机械性能,从而在许多领域得到应用.但其不耐磨性限制了镁合金在汽车和航空工业中的应用.最简单且有效的解决办法是在镁合金表面施加耐磨涂层.综述了几种新的表面耐磨涂层技术,即激光表面改性涂层(激光表面重熔/激光表面合金化/激光表面熔敷)、表面纳米陶瓷涂层和微弧氧化陶瓷基涂层,并分析了它们的研究和应用前景.     

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.     

镁合金摩擦焊的研究进展

介绍了摩擦焊的基本原理及特点,综述了镁合金摩擦焊的研究进展,重点讨论了Mg-Mg同种材料和Mg-Al异种材料摩擦焊工艺、连接机理、接头微观组织及其力学性能。同时分析了目前研究中存在的问题,指出镁合金摩擦焊接头的三维温度场、应力应变场、塑性流变机制等研究尚需进一步完善,此外工艺优化和设置成分过渡层是获得优质摩擦焊接头的发展方向。     

AZ31镁合金的变形织构和协调变形机理

进行变形速率可控的单向拉伸试验,研究了变形织构与滑移和孪生等协调变形机理对AZ31镁合金综合性能的影响。结果表明:在沿挤压方向拉伸过程中,变形织构使{0002}晶面Schmid因子较低,基面滑移难以开动,屈服强度高。在沿45°拉伸过程中,变形织构使柱面取向晶粒处于发生{0002}滑移的最佳位置,基面取向晶粒的棱柱面滑移也处于最佳位置,屈服强度低而延伸率高。沿横向拉伸的力学性能主要受孪晶影响,由于大量孪晶诱发裂纹,延伸率最低。试样在45°和横向拉伸时产生的大量拉伸孪晶,是出现{0002}双峰织构的诱因。     

AZ91D镁合金棒材挤压过程的数值模拟研究

通过Gleeble-1500D热模拟机获得AZ91D镁合金的应力应变曲线.采用刚塑性有限元法对AZ91D镁合金棒材挤压过程进行热力耦合数值模拟,分析了变形温度与挤出速度对挤压力和等效应变变化情况的影响.模拟的结果表明:在25:1的挤压比下AZ91D镁合金的挤压温度为400℃,挤出速度为12.5 mm/s.     

镁合金AZ80A搅拌摩擦焊焊核区组织金属学演变

采用取像显微分析技术分析了变形镁合金AZ80A搅拌摩擦焊焊核区塑性条带间的金属学演变过程.结果表明:搅拌摩擦焊搭接头焊核区晶粒尺寸、极图、反极图以及晶粒的取向差均呈周期性的变化,组织结构呈条带分布,基体内部经历了周期性的动态再结晶过程.