AZ31镁合金搅拌摩擦焊研究

成功实现了2.5 mm厚薄板镁合金AZ31的搅拌摩擦焊接。试验结果表明,接头外观优美,表面光滑,没有裂纹,背部搅拌熔合充分。微观组织、拉伸、弯曲和显微硬度试验显示镁合金的搅拌摩擦焊可以得到良好力学性能的接头(接头抗拉强度达母材强度的90％左右);显微组织特征显示接头有明显分区,焊缝中心生成等轴、微细的晶粒。     

热处理对AZ31B镁合金搅拌摩擦焊焊接接头显微组织和显微硬度的影响

对AZ31B镁合金进行搅拌摩擦焊接及焊后热处理,研究了热处理前后焊接接头显微组织及显微硬度的变化规律。结果表明:随着退火温度的升高,AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接接头前进侧和后退侧的分界线逐渐消失;在热处理过程中,由于焊核区所吸收的能量主要用于晶粒的长大,而热影响区和热机影响区结合区域在再结晶时消耗了较多的能量,导致了焊核区晶粒的长大速率大于热影响区和热机影响区结合区域的;当退火温度低于200℃时,热机影响区的显微硬度高于焊核区,并且前进侧热机影响区的显微硬度略高于后退侧的;当退火温度高于250℃后,热机影响区的显微硬度显著下降;随着退火温度的升高,热影响区的显微硬度略有下降。     

AZ31B镁合金TIG焊焊接接头的疲劳性能

对8 mm厚AZ31B镁合金板及其三种TIG焊焊接接头的静载拉伸性能和疲劳性能进行试验研究。试验结果表明AZ31B镁合金母材的静载抗拉强度为245.50 MPa,TIG焊对接接头、纵向角接接头和非承载十字接头的静载抗拉强度分别为193.55 MPa、229.89 MPa、227.39 MPa。脉动循环(r = 0)疲劳试验表明,在2×106循环次数下,AZ31B镁合金母材的疲劳强度为57.81 MPa,为其静载抗拉强度的23.5％。相同循环次数下,AZ31B镁合金TIG焊对接接头、纵向角接接头和非承载十字接头的疲劳强度为24.60 MPa、20.14 MPa、17.25 MPa,分别为母材疲劳强度的42.6 %、34.8 %和29.8 %。按照国际焊接学会的规范,发现镁合金焊接接头的疲劳级别FAT仅为相应铝合金接头疲劳级别FAT的一半。由此看来,疲劳性能是影响镁合金在承受动态载荷结构中应用的主要因素之一。     

AZ31B镁合金板材旋压成形工艺研究

采用摩擦旋压成形工艺,研究了AZ31B挤压板材供应态试样在不预热的条件下直接进行旋压成形的可行性。结果表明,摩擦升温效应能迅速将坯料温度提高到200～450℃,从而提高镁合金板料的塑性变形能力,可旋压成形出最小直径为31.5mm、高度为9.22mm的镁合金碟形件。实验发现旋压成形的旋轮轴向进给量、旋轮运动轨迹、坯料旋转速度和润滑剂等对镁合金板材的旋压成形有较大的影响。当旋轮采用梳形运动轨迹、轴向进给量为0.22mm、坯料转速ω=900r/min时,采用MoS2钙基脂润滑,可获得较好的旋压成形效果。     

AZ31B镁合金正挤压成形工艺研究

研究了AZ31B镁合金正挤压工艺与模具的设计，试验结果表明AZ31B镁合金经400℃-16h均匀化退火后，在挤压温度为250℃～450℃、挤压比为20的工艺条件下，能挤出具有较高表面质量的制品，而且随着锭坯温度的增加，变形抗力峰值减少，较挤压前能获得比较致密的组织和良好的力学性能。     

AZ31B镁合金手机外壳拉深模具设计

以AZ31B镁合金手机外壳的拉深模具设计和实际生产为例,对AZ31B镁合金的拉深成形过程进行研究。实际生产表明,选取合适的模具结构和参数可以改善AZ31B镁合金板材的拉深成形性能;在拉深成形时,通过对坯料温度和模具温度等主要影响因素的控制,可有效地消除AZ31B镁合金在拉深过程中的拉裂缺陷。     

搅拌摩擦加工镁合金摩擦磨损性能研究

采用搅拌摩擦加工技术(Friction Stir Processing,简称FSP)对AZ31镁合金进行了表面改性,分别实验了加入纳米SiC粒子的FSP试样和没有加入粒子的FSP试样的摩擦磨损行为.研究结果表明:加入纳米SiC粒子的FSP试样的表面硬度明显高于没有加入粒子的FSP试样的表面硬度;由于纳米SiC粒子的加入,显著细化了镁合金基体的晶粒尺寸,与未加入粒子的FSP试样相比,加入纳米SiC粒子的FSP试样表现出更好的耐摩擦磨损性能.     

锻造ZK60镁合金的搅拌摩擦焊工艺

采用搅拌摩擦焊焊接工艺对4 mm厚的锻造ZK60镁合金板进行了焊接试验,研究了搅拌头轴肩尺寸、旋转速度及焊接速度等对焊缝质量及接头抗拉强度的影响,并得到了较佳焊接工艺参数。结果表明:在其他条件一定时,焊接接头的抗拉强度随搅拌速度的增加而增大,随焊接速度的增加而先增大后减小;当搅拌头轴肩直径为15 mm、旋转速度为1 170 r.min-1,焊接速度为36 mm.min-1时,所得焊缝表面光滑,无裂纹、孔洞、疏松及未焊透等缺陷,接头的抗拉强度最大,为271.2 MPa,约为母材的85%。     

AZ31B镁合金的数控热渐进成型工艺

采用正交试验方法,对交叉轧制AZ31B镁合金进行数控热渐进成型的工艺试验,考察了AZ31B镁合金板在不同温度和成型工艺参数下的热渐进变形规律。结果表明:最佳成型工艺条件为在250℃时采用0.1 mm的进给量和1 800 mm.min-1的进给速度,此时板材成型极限角可达61°;在热渐进成型工艺条件下板材的厚度变化仍遵循余弦法则。     

搅拌摩擦焊返工工艺研究

本文阐述了搅拌摩擦焊工程应用化过程中隧道型缺陷产生的原因,通过实验分析6×××系列中空挤压型材在缺陷情况下进行修补的焊接工艺方法,对金相结构和力学性能对比分析,提出优化的焊接工艺参数,填补了产品工程化应用过程中有缺陷的搅拌摩擦焊产品返修技术空白。     

焊接工艺参数对5383铝合金搅拌摩擦焊接头耐腐蚀性的影响

在制备不同焊接工艺条件下的5383铝合金搅拌摩擦焊接头的基础上,利用扫描电镜与能谱分析方法研究搅拌摩擦焊接头典型区域的宏观形貌特征与显微形貌特征,得到焊接速度、搅拌头转速及搅拌头压力等焊接工艺参数对接头耐腐蚀性的影响规律,结果表明:在特定的焊接工艺条件下,焊缝区域会产生S线。S线是接头腐蚀最严重的区域,其原因是由Mg元素偏聚、大量微孔的聚集与锰铁化合物的形成等三方面因素造成的;除S线及其附近区域外的焊缝其他区域的耐腐蚀性优于母材。同时,分析三种因素导致焊接接头耐腐蚀性降低的原理,阐述不同焊接工艺参数对5383铝合金搅拌摩擦时接头中S线形成的影响,提出利用减少焊接速度、增加搅拌头转速与提高搅拌头压力的方法来改善5383铝合金搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性。     

变形镁合金AZ31的研究进展

综述了国内外AZ31镁合金的研究进展.分别介绍了AZ31镁合金组织、力学性能及变形行为研究现状,讨论了合金元素对AZ31镁合金的影响,并对变形镁合金AZ31耐蚀性的相关研究进行了总结.最后对AZ31镁合金的发展前景进行了分析.     

红外热像法预测镁合金的疲劳性能

对AZ31B镁合金板材在室温下的高周疲劳性能进行了研究,用红外成像仪测量了疲劳试验过程中合金表面的温度变化;根据疲劳试验过程中温度-应力关系及试样表面温度分布差异,确定疲劳断裂位置和疲劳极限。结果表明:根据合金表面温度变化可以预测疲劳断裂位置;以此法确定的AZ31B镁合金的疲劳极限为107.5MPa,与常规疲劳试验测得的疲劳极限吻合较好;加载初期镁合金升温到一定温度后又下降至室温左右,在断裂前温度快速升高。     

AZ31B镁合金低温切削的建模与仿真

表面完整性对机械部件的性能和寿命有很大的影响,而它本身则受加工技术的影响。为了减少实验成本和时间,数值模拟仿真的运用尤其是有限元法的应用和研究不断增强。在该项目中,在ABAQUS有限元软件环境下开发二维正交切削模型,利用材料的Johnson-Cook本构模型和破坏模型,使用专门设计的实验装置确定摩擦和热对流系数。此模型的应用不仅可以预测通过低温加工的AZ31B镁合金的热-力学场,还能够预测已加工表面的残余应力分布。该模型被用来研究加工的切削条件(包括刀具几何参数和冷却条件)对工件加工表面残余应力分布的影响。