挤压态镁合金板材复合变形过程中的孪晶组织演变规律

采用扫描电镜(SEM)研究了挤压态镁合金压痕—压平复合变形过程中动态再结晶及孪晶组织演变规律。结果表明:在镁合金压痕—压平复合变形过程中,随着复合变形系数和变形温度的增加,AZ31镁合金的孪晶数量逐渐增多,动态再结晶程度增大,晶粒细化效果明显。动态再结晶的主要形核之处是原始晶粒的晶界处,动态再结晶新晶粒产生于原始晶粒的晶界处,且形状为典型的项链状结构,孪晶界也是动态再结晶的有利形核位置。在压痕-压平复合变形过程中,较低的变形温度和较大的变形程度有利于孪晶组织的形成,且孪晶组织容易出现在大晶粒内部。     

挤压比对AZ31镁合金组织结构的影响

试验研究了挤压比对AZ31镁合金组织结构的影响.结果表明,258℃挤压变形镁合金在形变初期容易出现孪晶,再结晶晶粒一般出现在晶界和孪晶附近.挤压比小时动态再结晶晶粒平均尺寸为2 μm,动态结晶细化了晶粒.随着挤压比增大,晶粒尺寸减小,组织趋于均匀.挤压比达到16时,动态再结晶基本完成.挤压比为25时,能得到晶粒细小且均匀的组织,平均晶粒尺寸为7.3 μm.     

AZ31镁合金再结晶退火的准原位EBSD研究

对AZ31镁合金热挤压板进行室温轧制(形变量为8%)后,利用背散射衍射技术原位(in-situ EBSD)观测了轧制试样中不同类型的孪晶组织在再结晶退火过程中的取向演变。结果表明:退火过程中拉伸孪晶区域形成尺寸相对粗大的再结晶新晶粒,再结晶晶粒取向与拉伸孪晶的取向较为接近;压缩孪晶/双孪晶区域形成了细小的再结晶晶粒,再结晶晶粒偏离基面取向。孪晶再结晶显著影响镁合金在退火过程中的织构演变,轧制样品中,拉伸孪晶再结晶使得基面织构强度增强,压缩孪晶再结晶则可以在一定程度上弱化镁合金的基面织构。     

不同轧制工艺参数条件下AZ31镁合金孪晶和织构的演变规律及其对力学性能的影响（英文）

为了考察轧制工艺参数对板材显微组织和力学性能的影响,通过不同温度和轧制变形量的热轧工艺得到具有不同晶粒尺寸、基面织构强度和孪晶类型的AZ31镁合金轧制板材。拉伸孪晶、压缩孪晶和双孪晶的体积分数与AZ31镁合金轧制板材的晶粒尺寸有关。当轧制温度为523 K、轧制变形量为10%时轧制得到的板材,三种类型孪晶的体积分数最高,此时晶粒尺寸最大。在轧制温度分别为523和473 K时,板材发生完全动态再结晶的临界变形量分别为30%和40%。拉伸实验结果表明:随着轧制变形量的增加,在第一阶段,轧制后板材屈服强度的提高主要依赖于晶粒细化强化和织构强化;当晶粒尺寸随变形量的增加不再发生明显的细化时,板材的屈服强度主要受织构弱化的影响。     

镁合金复合变形过程中的动态再结晶及微观组织演变规律研究

对挤压态AZ31镁合金进行了压痕-压平复合变形工艺实验研究,分析了复合变形工艺参数对镁合金动态再结晶组织及孪晶组织的影响规律。研究结果表明,经过复合变形后,AZ31镁合金的微观组织呈现孪晶组织和动态再结晶组织。复合变形系数和变形温度对镁合金微观组织影响明显。随着复合变形系数的增大和变形温度的提高,动态再结晶体积分数随之增大,动态再结晶组织逐渐增多,最后覆盖原始孪晶组织,得到分布均匀且细小的等轴晶,有效改善了镁合金材料的组织性能。     

汽车用AZ31镁合金板材轧制工艺研究

采用光学显微镜(OM)、硬度测试等手段研究了轧制温度和压下率对AZ31镁合金铸轧板材显微组织和硬度的影响。结果表明:轧制温度350℃和总压下率72%轧制的AZ31镁合金试样组织中有大量孪晶出现,细小的再结晶晶粒分布在孪晶内部和α相晶界处,将大尺寸晶粒分割成较小晶粒,未发生再结晶的晶粒明显发生扭曲变形,组织得到明显细化。在350～410℃,随着轧制温度的升高,AZ31镁合金试样平均晶粒尺寸逐渐增大,试样硬度逐渐降低。轧制温度350、380、410℃,总压下率72%时,试样的硬度分别为86.6、84.7、79.5HV。     

基于元胞自动机的AZ31镁合金复合变形动态再结晶组织演变规律

提出了一种压痕-压平复合变形方法,分析了复合变形基本特征及作用,定义了复合变形程度表征参数,即复合变形压下量、波形间距和复合变形系数。将计算机模拟软件及元胞自动机方法相结合,对AZ31镁合金压痕-压平复合变形过程中的动态再结晶组织演变规律进行数值模拟研究。结果表明,压痕-压平复合变形方法可以有效细化AZ31镁合金的晶粒尺寸,改善组织性能。AZ31镁合金复合变形过程中,随着变形温度的升高、复合变形系数的增加以及复合变形压下量的增大,晶粒尺寸显著降低。数值模拟结果与实验结果相吻合,相对误差小于13. 8%。     

坯料细化处理对AZ31镁合金挤压组织的影响

对超声细化和未细化的AZ31镁合金棒料进行均匀化退火后热挤压,并对热挤压后的组织和硬度进行了对比分析。结果表明,与未经过晶粒细化处理棒料的热挤压组织相比,预先经过晶粒细化处理的AZ31镁合金棒热挤压组织更加均匀。当挤压比λ为16、挤压料温度为380℃、挤压速度为0.9 m/min时,组织发生回复再结晶。与未经晶粒细化处理棒料的挤压组织相比,经过晶粒细化处理的挤压组织更加细小;挤压速度增加到10 m/min时,经过晶粒细化处理后的AZ31镁合金挤压变形后棒料边缘容易发生二次再结晶现象,形成一条宽约75μm的粗晶组织,边缘附近区域组织中有孪晶形成。同时,经过晶粒细化处理后的AZ31镁合金挤压棒的硬度较高。     

利用道次间退火改善镁合金轧制成形性的研究

塑性较差的六方结构镁合金轧制时易出现裂纹,尤其是在1mm以下薄板带的终轧阶段。其原因是在较低温度下基面取向晶粒内形成的切变带不易扩展所致。研究了MB1,AZ31(MB2)镁合金在热模拟条件和实验室热轧过程中利用静态再结晶改善形变组织、细化晶粒、提高成形性的规律。实验表明,在选择的多道次轧制退火工艺下可顺利轧出0．3mm厚的薄板带,得到平均尺寸～7μm的等轴细晶。热模拟条件下得到的形变温度、形变量和形变组织的关系可帮助确定实际生产轧制过程中各道次轧制的温度。织构测定表明,各阶段退火前后都得到强的基面织构。终轧阶段无法利用{10^-12}拉伸孪晶的静态再结晶细化晶粒,而只能利用压缩孪晶／扩展的切变带的再结晶细化晶粒。本文对轧制时利用动、静态再结晶细化晶粒的潜力及工艺优化进行了讨论。     

变形与退火对ZA31镁合金组织与性能的影响

研究了ZA31镁合金挤压和轧制变形,分析了挤压比、挤压温度及轧制退火温度对合金组织性能的影响。结果表明,挤压后合金发生了动态再结晶;在挤压比16∶1和挤压温度250、300℃时,动态再结晶程度增加,晶粒显著细化;随挤压温度增加,强度和塑性先增加后减小,在300℃时达到最大值。在挤压比36∶1和挤压温度300℃时,合金动态再结晶程度增加,但晶粒尺寸不均匀,强度和塑性的提高幅度并不明显。轧制态ZA31镁合金晶内出现了大量的形变孪晶;在退火过程中,225℃以下合金发生回复,225~280℃发生静态再结晶。随退火温度提高,合金的强度下降。     

复合变形应变状态对AZ31镁合金组织性能的影响

分析了压痕-压平复合变形工艺特点及应力与应变状态。研究了压痕-压平复合变形时应变状态对镁合金材料孪晶组织的影响。结果表明,应变状态是镁合金材料产生孪晶的主要因素。拉伸变形区的组织产生了少量的孪晶,晶粒细化不明显;压缩变形区的组织产生了很多细小的压缩孪晶,晶粒细化明显。压痕-压平复合变形产生了压缩变形→孪晶组织形成→发生动态再结晶→孪晶消失→晶粒细化的组织演变过程,形成分布均匀的细小的晶粒组织,从而使镁合金板料的组织性能得到有效改善。压痕-压平复合变形使镁合金板材的形核率的增加速率大于晶粒长大率的增加速率,发生了完全动态再结晶后,晶粒得到进一步细化。     

AZ31镁合金差温热轧过程的晶粒细化

实验研究了经不同道次差温热轧AZ31镁合金的金相组织,结合对轧制过程,尤其是轧件温度场的数值模拟结果,分析了AZ31镁合金差温热轧过程晶粒细化机制与主要影响因素,获得了通过轧制过程动态再结晶,使轧材晶粒尺寸随轧制道次增加,而持续细化的工艺参数,并制备出平均晶粒尺寸为5μm左右的细晶AZ31镁合金板材。     

AZ31B镁合金表面纳米化处理后的显微结构特征

利用表面机械研磨技术(SMAT)在AZ31B镁合金表面施加剧烈塑性变形,获得纳米晶组织的细化表层, 利用光学显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜研究由表层到心部的组织结构变化特征.结果表明:经过SMAT处理后,样品表层的晶粒尺寸大约为50nm:靠近基体的区域(大约距表面40 μm),晶粒尺寸增加到约200nm.表而纳米化是通过孪晶分割和动态再结晶的共同作用实现的.硬度试验表明,SMAT后AZ31B镁合金样品表层的硬度显著提高,其原因可归结为两个主要的因素,即晶粒细化和加工硬化.     

AZ31B镁合金表面纳米化处理后的显微结构特征

利用表面机械研磨技术（sMAT）在AZ31B镁合金表面施加剧烈塑性变形，获得纳米晶组织的细化表层，利用光学显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜研究由表层到心部的组织结构变化特征。结果表明：经过SMAT处理后，样品表层的晶粒尺寸大约为50nm；靠近基体的区域（大约距表面40μn），晶粒尺寸增加到约200nm。表面纳米化是通过孪晶分割和动态再结晶的共同作用实现的。硬度试验表明，SMAT后AZ31B镁合金样品表层的硬度显著提高，其原因可归结为两个主要的因素，即晶粒细化和加工硬化。     

AZ31镁合金板材双向循环弯曲的孪晶组织及织构

采用等温双向循环弯曲工艺(bidirectional cyclic bending technology,BCBT)改善了AZ31镁合金板材的微观组织、织构和力学性能。循环弯曲变形能够产生压缩变形与拉伸变形的交替变化,使镁合金材料发生压缩变形→孪晶组织形成→发生动态再结晶→孪晶消失→晶粒细化的组织演变过程,形成分布均匀的细小的晶粒组织,改善了镁合金材料性能。AZ31镁合金板材在变形温度为483 K时经过3个道次的等温双向循环弯曲变形后,基面织构得到明显弱化,织构强度由原始9.59降低到变形后3.54,平均晶粒尺寸为12.2μm。在变形温度443 K,经过1个道次变形后,AZ31镁合金板材的抗拉强度为325 MPa,屈服强度为225 MPa。与原始坯料力能参数相比,抗拉强度提高了19%,屈服强度提高了28%。当变形温度483 K循环变形3道次时,材料的伸长率为17.1%,比原始材料提高了42%。     

固溶、变形与时效复合处理对AZ61镁合金组织和硬度的影响

对AZ61镁合金进行了固溶处理、形变及时效处理的复合处理试验,研究了形变量及时效工艺参数对合金组织和硬度的影响规律。结果表明,AZ61镁合金经固溶处理后,原始组织中枝晶间的大部分网状的Mg_(17)Al_(12)第二相溶入α-Mg基体,形成了过饱和固溶体,合金硬度降低。经形变处理后,出现了形变孪晶组织,同时产生了加工硬化现象,其效果随变形量的增加而增大。将AZ61镁合金形变后再进行时效处理,由于镁合金的低层错能,又重新生成了再结晶等轴晶粒,再结晶之后的晶粒尺寸随形变量的增大而变小。在时效析出第二相的强化作用下,合金硬度随时效温度变化呈先升高后降低的趋势,峰值时效温度为200℃。     

预时效对AZ80镁合金形变热处理组织及性能的影响

针对AZ80镁合金采用了固溶处理+预时效+形变+时效处理的工艺路线,研究了预时效及随后的形变对其组织和性能的影响.试验结果表明,固溶处理使绝大部分Mg17Al12相溶入了α-Mg基体.形变处理后,晶粒被拉长,颗粒相或杂质沿变形方向分布,出现明显的纤维组织,晶粒内部出现了大量交错的形变孪晶.变形程度越大,加工硬化效果越显著,到30％时,硬度增长缓慢.形变前预时效增加了再结晶的形核,在形变后的时效处理过程中,发生了再结晶,形变产生的纤维组织消失,生成了等轴晶粒,形变程度越大,再结晶后的等轴晶粒越细小.再结晶软化和时效析出强化共同作用,使得AZ80镁合金的硬度比时效前略有升高.因此,形变热处理能有效地改善AZ80镁合金的组织和提高其力学性能.     

异步冷轧压下量对AZ31镁合金板显微组织的影响

对AZ31镁合金板进行了5%、10%、15%压下量的异步冷轧,通过金相分析研究了不同的冷轧压下量对AZ31镁合金板材截面显微组织分布的影响。结果表明:随着压下量的增加,板材组织中孪晶和形变带增加。5%和10%压下量时,AZ31镁合金冷轧板的变形主要为孪生;压下量为15%时,变形主要为孪晶和形变带。当压下量较小时,孪晶在板材厚度方向的分布存在明显的不均匀,轧面附近的孪晶比板材心部多。随着变形逐渐深入到板材内部,剪切应变在板材厚度方向上各层的分布也逐渐趋于均匀。由于是异步轧制,板材上下轧面附近剪切应变分布不同,对应显微组织中的孪晶和形变带存在差异。     

再结晶退火对AZ31镁合金挤压板材组织与性能的影响

利用光学显微镜和扫描电镜对AZ31镁合金挤压板再结晶退火前后的显微组织和断口形貌进行分析,并通过室温拉伸试验研究了再结晶退火前后的力学性能.结果表明,随退火保温时间的延长,板材先出现大量片状退火孪晶,随后退火孪晶消失,变形组织被细小、均匀的再结晶晶粒所取代;再结晶退火后,挤压板伸长率增加,抗拉强度提高;退火后试样断裂时宏观断口呈现撕裂棱与韧窝共存的形貌,呈韧性断裂,且随着合金晶粒尺寸减小,撕裂棱和韧窝更加细小.     

累积叠轧焊制备超细晶组织Mg-Al-Zn合金薄板

采用累积叠轧焊(ARB)工艺制备超细晶组织AZ31镁合金薄板.实验结果表明,进行3道次ARB变形后,AZ31板材晶粒显著细化,平均晶粒尺寸约1.3μm,呈等轴状,材料组织均匀,没有发现孪晶.采用EBSD技术观察组织演变和晶粒的取向差.ARB变形过程中的晶粒细化可归因于累积应变诱导的晶粒细化、累积应变强化回复和再结晶以及ARB变形过程中复杂的界面和剪切应变分布.