AZ31B镁合金薄板的单向拉伸行为实验研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上对AZ31B镁合金薄板(0.6 mm)拉伸试样在100～350℃的温度范围和1×10-1～1×10-3s-1的应变速率范围内进行了的单向拉伸实验,根据实验结果对AZ31B镁合金薄板的力学性能进行了分析.结果表明:AZ31B镁合金薄板在较低变形温度100～150℃时,应变速率对流动应力的影响不大;相比之下应变速率对AZ31B镁合金的断裂伸长率却有一定的影响,提高应变速率会降低材料的伸长率;在较高变形温度(200℃以上)时,应变速率对流动应力的影响比较明显,表现出显著的应变速率敏感性.     

AZ91D镁合金高温压缩变形行为

针对AZ91D镁合金,采用Gleeble1500D热模拟实验机对原始铸态试样在不同温度和应变速率下的高温压缩变形行为进行了实验研究.结果表明,AZ91D镁合金在压缩温度为200℃时,随着应变速率增大,应力升高加快;压缩温度为300～400 ℃、应变速率为0.001～1 s-1时,材料呈现出稳态流变的特性;当应变速率提高到5 s-1时,未出现稳态流变现象.建立了AZ91D镁合金低、高温压缩的变形力学模型,其结果可为镁合金的塑性成形工艺的制订提供理论依据.     

AZ91D镁合金的热压缩变形行为

在应变速率为0.005～1s~(-1)、温度250-350℃条件下,采用Instron-5500热模拟机对AZ91D镁合金的高温压缩特性进行研究,得到其真实应力-应变曲线.分析挤压温度和应变速率等对曲线的影响,得出本构方程的一系列常数,建立AZ91D镁合金在高温压缩中的本构方程关系式.结果表明:变形过程中AZ91D镁合金的流动应力随温度的升高而降低,随应变速率的升高而升高;该流动应力可以用双曲正弦函数来描述,其双曲正弦值随Zener-Hollomon参数自然对数的升高呈线性增大;AZ91D镁合金是正应变速率敏感材料,其应变速率敏感指数m=0.14.     

镁合金AZ31轧制板材的单向拉伸行为

通过单向拉伸试验研究了AZ31镁合金轧制板在不同温度和应变速率下的力学性能。根据镁合金在50℃~400℃范围内的单向拉伸曲线分析结果,找出AZ31镁合金的抗拉强度、伸长率随变形温度、变形速度的变化规律。结果表明:AZ31镁合金轧制板的塑性随着应变速率的降低有明显提高;温度的升高可明显改善轧制板的塑性;当应变速率为1.5×10-2s-1、温度为400℃时,伸长率达到123.9%。     

半固态AZ91D镁合金的压缩变形研究

利用Gleeble 1500热模拟机对半固态AZ91D镁合金的变形规律进行了研究．结果表明：当应变速率相同时,变形温度越高,半固态AZ91D镁合金试样的变形应力就越低;当应变速率和变形温度相同时,半固态球状晶试样的压缩变形应力明显低于枝晶试样的压缩变形应力;变形量对半固态压缩试样的应力一应变关系的影响很小．当应变速率为0．1,10s^-1和变形温度为48m-556℃时,球状晶和枝晶试样的稳定压缩应力分别为3—17．13MPa和6—31．6MPa．当变形温度为508℃和应变速率为0．01—20s^-1时,球状晶和枝晶试样的稳定压缩应力分别为4．78-9．09MPa和7．87-26．21MPa。     

脉冲磁场下制备的AZ91D-3Ca合金的半固态压缩力学行为

利用Gleeble-1500热模拟机对脉冲磁场下制备的AZ91D-3Ca镁合金的半固态压缩力学行为进行了研究,考察了变形温度和变形速率对半固态压缩流变应力的影响。结果表明,与常规铸造的镁合金试样相比,脉冲磁场下制备的镁合金试样在400℃的高温压缩时并无优势,而在510℃的半固态压缩时具有较低的变形抗力;当其他条件相同时,随着变形温度的升高或变形速率的降低,合金的变形抗力逐渐减小;当应变速率为0.005～0.500s-1和变形温度为510～520℃时,合金的变形抗力在0.38～1.60MPa范围内。     

AZ31镁合金超塑性及其变形机制图

在温度为400～440 ℃、应变速率为10-2～10-4 s-1范围内,研究挤压态AZ31镁合金的超塑性.结果表明,当应变速率较高时,颈缩是超塑性断裂的主要原因.温度越高,应变速率敏感指数m值越大, AZ31镁合金的超塑性伸长率越高.当应变速率较低时,空洞扩张是影响超塑性断裂的主要原因,温度越高,超塑性伸长率越低.研究了超塑性变形机理,建立了超塑性变形机制图,结果表明,温度为400 ℃或420 ℃、应变速率较低时,AZ31镁合金的超塑性变形属于溶质拖曳的位错蠕变机制;当应变速率较大时,属于攀移控制的位错蠕变机制.温度为440 ℃时,AZ31镁合金的变形机制符合晶格扩散控制的位错蠕变.     

Mg-AI-Zn-Nd稀土镁合金成形性能研究

采用Gleeble-1500D热模拟机对AZ31B-0．8Nd稀土镁合金在应变速率为0．01～1s^-1，温度为300～450℃，最大变形量约为70％的条件下，进行了恒应变速率高温压缩模拟实验，研究了实验合金在高温变形时的流变应力与应变速率及变形温度之间的关系和组织变化。结果表明：合金的流变应力随应变速率的增大而增加．随应变温度的升高而减小；在应变速率和变形温度相同时，挤压态试样的流变应力明显低于铸态试样的流变应力。压缩变形量对应力应变关系的影响很小。探明了镁合金变形软化的主要机制是动态再结晶。根据实验分析，合金的热加工宜在400～450℃温度范围内进行，并且挤压态较铸态更易热挤压成型，更有助于晶粒细化。     

Mg-Al-Zn-Nd稀土镁合金成形性能研究

采用Gleeble-1500D热模拟机对AZ31B-0.8Nd稀土镁合金在应变速率为0.01～1s-1,温度为300～450℃,最大变形量约为70%的条件下,进行了恒应变速率高温压缩模拟实验,研究了实验合金在高温变形时的流变应力与应变速率及变形温度之间的关系和组织变化。结果表明:合金的流变应力随应变速率的增大而增加,随应变温度的升高而减小;在应变速率和变形温度相同时,挤压态试样的流变应力明显低于铸态试样的流变应力,压缩变形量对应力应变关系的影响很小。探明了镁合金变形软化的主要机制是动态再结晶。根据实验分析,合金的热加工宜在400～450℃温度范围内进行,并且挤压态较铸态更易热挤压成型,更有助于晶粒细化。     

拉伸工艺参数对AZ31镁合金塑性的影响

在温度为18℃~450℃、应变速率10-2s-1~10-4s-1范围内,对挤压态AZ31镁合金沿挤压方向进行拉伸试验。结果表明,当温度T≤100℃时,应变速率对试样伸长率影响较小,断口分析表明试样为脆性断裂;当温度为250℃~400℃,伸长率随应变速率的减小而迅速增加,变形激活能为170 k J/mol,交滑移控制的动态再结晶是导致塑性提高的主要原因;温度为400℃~450℃、应变速率10-4s-1拉伸时,伸长率下降,原因是高温、长时间拉伸会引起空洞扩张,降低了有效承载面积,导致塑性降低。     

挤压态AZ91D镁合金的微观组织及其超塑性

研究了挤压态镁合金在280～400℃和1×10-4～1×10-1s-1的超塑性流变行为。结果表明,热挤压可以明显减小AZ91D镁合金的晶粒尺寸;在340℃、1×10-4s-1的变形条件下,其最大伸长率达到487%,应变速率敏感指数m可达0.51。挤压态AZ91D镁合金超塑性变形的主要机制为晶界滑移机制。通过光镜和扫描电镜(SEM)观察了AZ91D镁合金超塑性变形前后的微观组织和断口形貌及其拉伸断裂机制。     

AZ91D变形镁合金的动态应变时效现象

在应变速率为1.11×10-4～1.67×10-3s-1、温度为248～523K的条件下,对固溶态AZ91D变形镁合金进行拉伸试验。结果表明:在一定的拉伸应变速率和温度区间拉伸时,AZ91D镁合金在形变过程中发生动态应变时效(DSA)现象,其典型特征表现为其拉伸曲线出现锯齿波,所对应的锯齿波类型分别呈A型及A+B混合型;应变速率敏感性系数为负值;且出现加工硬化速率峰值;出现锯齿屈服的临界应变量随变形温度升高而减小,而随应变速率增加而增大;当形变温度大于323K时,加工硬化速率随着温度升高反而急剧增大,在368K时达到峰值。     

AZ31B镁合金高温拉伸变形行为的研究

通过高温拉伸试验,研究了AZ31B镁合金板材在250～450℃以及应变速率0.001 s-1、0.01 s-1条件下的高温变形行为,获得了材料的厚向异性系数、伸长率等成形性能参数及有关组织特征.结果表明,不同变形条件下AZ31B合金的真应力-真应变曲线均出现峰值,峰值应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;硬化速率随变形温度的升高而降低,在温度高于250℃时变化不大.当变形温度为250 ℃,应变速率为0.001 s-1时,合金的厚向异性系数达到最大.随变形温度的升高,AZ31B镁合金的塑性显著提高.合金的动态再结晶温度为250℃,随着应变速率增大,合金发生动态再结晶的速度加快.     

AZ80变形镁合金高温变形流变应力分析

采用实验法研究了AZ80镁合金高温高应变速率压缩时的流变应力.结果表明,镁合金在200～400℃、应变速率为0.001～10s-1进行高温压缩的情况下,流变应力随应变速率的升高和变形温度的降低而升高,其稳态流变应力同Zencr-Hollomon参数的对数之间呈线性关系.引入Zener-Hollomon参数的指数形式来描述AZ80镁合金热压缩变形时流变应力与变形温度和应变速率之间的关系.     

基于SHPB实验的挤压AZ91D镁合金动态力学行为数值模拟

使用霍普金森压杆技术对挤压AZ91D镁合金进行3种应变速率下的动态压缩实验,基于实验数据的拟合确定了其动态压缩的Johnson-Cook(J-C)本构方程。采用拟合的J-C本构参数和LS-DYNA有限元软件对挤压AZ91D镁合金在3种应变速率下的SHPB实验进行了数值模拟,根据模拟得到的入射波、反射波和透射波形计算得到各应变速率下完整的应力-应变曲线,并与实验及拟合的应力-应变响应进行了对比。结果表明:当应变速率在400~1000 s-1之间变化时,AZ91D镁合金的应变速率敏感性随应变率增大而增大;基于J-C材料模型描述的AZ91D镁合金应变速率相关的应力-应变本构模型,其数值模拟结果与拟合结果及实验结果基本吻合。     

Al18B4O33w/AZ91D复合材料高温变形力学本构方程研究

利用Gleeble-1500D对硼酸铝晶须增强镁合金AZ91D复合材料（Al18B4O33w／AZ91D）在温度为300℃－400℃、应变速率为0.001s^-1—0.1s^-1、最大应变量为0.5的条件下进行高温压缩实验研究,根据真应力-应变曲线,计算出复合材料的Arrhenius型双皓正弦本构方程及应变速率敏感指数m、变形激活能Q。研究表明,晶须的偏转与折断使复合材料应变软化较合金明显,进入稳态变形后流变应力持续下降;峰值应力与变形温度、应变速率之间的关系在低应力区、高应力区分别符合指数关系、幂指数关系,而在全应力区符合双曲正弦关系;晶须的加入使复合材料的m、Q值均高于基体镁合金。     

AZ91镁合金高温变形本构关系

采用Gleeble-1500热模拟机对AZ91镁合金进行了高温压缩变形实验,分析了该合金在变形温度为250-400℃,应变速率为0.001-1 s-1条件下流变应力的变化规律.结果表明,变形温度和应变速率均对流变应力有显著的影响,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,当变形温度≥400℃、应变速率≤0.001 s-1时,流变应力随变形量的增加达峰值后呈稳态流变特征.并采用双曲正弦模型确定了该合金的变形激活能Q和应力指数n随应变量的变化规律,建立了相应的热变形本构关系.经实验验证,所建立的本构关系能较好地反映AZ91镁合金实际热变形行为特征.     

AZ91D镁合金热变形行为及加工图研究

采用等温恒速率压缩试验研究了铸态AZ91D镁合金的热变形行为,根据试验结果,基于动态材料模型建立了应变为0.4和0.6时的热加工图。结果表明,AZ91D镁合金的流变应力随着变形温度升高或应变速率降低而减小,流变应力曲线呈现明显的应变软化特征,AZ91D镁合金热加工失稳区随着压缩变形量的增加有扩大的趋势,在高温高应变速率失稳区,导致变形失稳的主要原因是绝热剪切引起的晶界裂纹;在低温高应变速率失稳区,不均匀动态再结晶细晶区形成局部剪切带是引起变形不均匀和流变失稳的主要机制。     

AZ80镁合金热流变行为的Rosserd型本构描述

利用热物理模拟机Gleeble1500进行多组圆柱试样的热物理模拟压缩试验,试验温度为250～400℃,应变速率为0.01～10s-1。应用多元线性回归方法分析计算了AZ80镁合金唯象本构模型所需的一组系数,获得了能够较精确表示AZ80镁合金材料的流动应力与温度、应变速率和应变之间关系的Rosserd本构模型,为塑性成形模拟提供了所需的基本模型。     

AZ31B镁合金薄板超塑性气胀成形

利用热拉伸试验、气胀成形、金相显微镜和扫描电镜,研究AZ31B镁合金薄板热拉伸性能、气胀成形性能及其组织结构.结果表明:在变形温度为425℃,应变速率为1.0×10-3～6.6×10-5s-1时,其流动应力4～12MPa,延伸率则为200%～327%,挤压+热轧,冷轧的镁合金薄板表现出良好的超塑性;在变形温度为425℃,应变速率为1.0×10-3s-1条件下AZ31B镁合金板材的超塑气胀成形性能较好,胀形件的高度可达24 mm以上,其高径比大于0.80.