镁合金板材轧制成型的研究进展

镁合金板材在变形镁合金中占有重要的地位,但其轧制成型工艺还不是很成熟.分析了镁合金轧制成型的特点,论述了镁合金板材轧制成型的工艺,及异步轧制、等径角轧制、交叉棍轧制、累积叠轧等轧制方式对轧制成形性及板材组织性能的影响.重点阐述了通过调整轧制工艺和选择轧制方式提高镁合金的轧制成形性.指出了镁合金板材轧制中存在的问题和今后发展的方向.     

镁合金板材轧制成形边裂的研究进展

镁合金是近年来国家重点发展的金属结构材料之一,其具有质量轻、比强度高、弹性模量大等优点,同时具有良好的减震降噪和抗冲击等性能,被广泛应用到国民经济和工业生产等诸多领域。深入开展镁合金关键技术问题研究,对解决当前能源结构、产业结构的突出问题具有非常重要的意义。轧制是生产镁合金板材的常用方法之一,该生产工艺可以细化镁合金板材的组织,提高其力学性能,且具有连续化批量生产的优势。然而,镁合金板材在轧制过程中极易出现边裂,由此产生的大量切边废料严重影响了镁合金板材的成材率和材料利用率,限制了该材料的进一步发展。针对镁合金板材轧制过程中出现的边裂问题,近几年学者们采用在线加热、包覆轧制、衬板轧制、异步轧制、预制凸度、模型预测等方法对镁合金板材轧制成形进行了研究,并取得了积极的效果。这为制备无边裂或少边裂的镁合金板材提供了可能,且其工业化生产将带来巨大的经济效益。本文归纳了国内外镁合金板材轧制成形边裂的研究进展,简述了镁合金板材轧制成形易产生边裂的宏微观原因,分类总结了轧制温度、压下制度、轧制速度和应力状态等宏观因素对边裂产生的机理及影响规律,并从晶体的结构、织构、组织均匀性、孪晶和脆性相等微观角度分析了镁合金板材边裂的机制。基于镁合金板材轧制边裂的宏微观机制及影响规律,总结了减轻边裂的方法,即通过改变轧制方式、转换轧制路径、改进成分设计等手段减少镁合金板材轧制成形边裂的产生,同时分析了目前研究中存在的不足并对今后的研究方向进行了展望。     

挤轧复合变形制备电磁连铸AZ61板材

通过挤压后再轧制的方法制备AZ61镁合金板材,利用动态再结晶产生局部剪切变形减弱挤压形成的{0002}基面织构,可以有效提高板材的塑性成形能力,对比分析了直接轧制75%变形量与挤轧复合轧制60%变形量的AZ61电磁半连铸镁合金板材.结果表明,两种工艺方法所得到的板材力学性能相近,前者抗拉强度σb=300 MPa,屈服强度σ0.2=230 MPa,延伸率δ=8.0%,后者σb=295 MPa,σ0.2=245 MPa,δ=8.2%.因此,可以通过挤轧复合的工艺方法利用较小的轧制变形量(60%)制备出与较大轧制变形量(75%)性能相近的镁合金板材.     

初始晶粒尺寸对高温交叉轧制镁合金板材组织和力学性能的影响

目的 揭示晶粒尺寸对多道次高温交叉轧制AZ31镁合金板材组织和力学性能的影响规律及机制.方法 通过对不同初始晶粒尺寸的镁合金板材进行高温交叉轧制变形及热处理,获得不同状态的镁合金板材,采用金相显微分析、X射线衍射(XRD)分析及室温拉伸实验等手段研究镁合金板材的晶粒组织(形态、尺寸、取向)及力学性能.结果 经过多道次交叉轧制后,不同初始晶粒尺寸的板材均发生了孪生现象,但粗晶板材的晶粒尺寸仍明显大于细晶板材.退火处理后,细晶退火态板材组织均匀性较好,而粗晶退火态板材的组织虽有细化,但并不均匀.随着交叉轧制次数的增加,两种板材内非基面取向晶粒都有所增加.退火后粗晶板材中非基面取向晶粒更多.结论 晶粒细化和晶粒取向强化导致退火后的交叉轧制细晶镁合金板材具有更高的强度.粗晶板材伸长率较高主要与其具有更多的非基面取向晶粒有关.     

工艺因素对AZ31镁合金板材室温成形性能的影响

通过不同的加工工艺制备具有不同晶粒尺寸和织构的AZ31镁合金板材,通过室温埃里克森试验研究了工艺因素对提高镁合金板材室温成形性能的影响。结果表明:增大晶粒尺寸,减弱基面织构,可以改善镁合金轧板在变形过程中产生的在轧制方向的硬取向,增大镁合金轧板的延伸率,从而提高镁合金室温成形性能;用异步轧制工艺(轧制和退火温度为400℃、异速比为1.5)制备的试样晶粒尺寸增大到20μm、(0002)极图最大极密度仅为2,室温杯突实验测得IE值达到了5.71,显著提高了材料室温成形性能。     

高性能轧制镁合金研究进展

随着轻量化需求的不断增加,镁合金作为最轻的结构金属材料受到了广泛关注。商用镁合金的强度与塑性仍然较低,限制了其在各领域的广泛应用,深入研究高性能镁合金板材制备工艺是打破其应用限制的关键所在。目前,轧制是生产高性能镁合金板材的重要手段,短流程、高效率、低成本的镁合金板材轧制工艺研发是国内外研究的焦点。综述了近几年先进轧制技术（如衬板控轧、非对称轧制、交叉轧制、叠轧、电脉冲辅助轧制及铸轧等）在制备高性能镁合金板材上的最新进展,浅析了几种新型轧制方法在工业应用方面的局限性,提出了未来高性能镁合金板材的研发需基于对工艺-组织-性能关系的深入探索,从新型低合金化体系开发和低成本短流程制备工艺两方面探索优化,为进一步满足镁合金工业应用需求提供思路。     

变形镁合金成形工艺研究及其应用

变形镁合金塑性加工是目前镁合金研究的前沿领域.综述了变形镁合金主要的成形工艺方法及应用领域,介绍了变形镁合金挤压、轧制、锻造、冲压、超塑变形等变形工艺的特点和关键;展望了变形镁合金的应用发展,指出了其成形工艺在军工、汽车、电子、航空航天等领域具有越来越广阔的应用前景.     

轧制方式对工业包装铝合金板材微结构 及各向异性的影响

为了获得工业包装用高强高韧铝合金材料,采用喷射成形快速凝固技术和大压下量轧制技术制备了Al-9Mg合金板材。采用透射电镜、扫描电镜(采用EBSD技术)和X射线衍射仪测定了挤压态和轧制态Al-9Mg合金板材的微结构及织构特征,并测试了板材的各向异性行为。试验结果表明:大压下量交叉轧制CBA促进了动态再结晶的发生,细化了晶粒组织,显著提高了大角度晶界的比例;与挤压态和AAA轧制方式相比较,CBA轧制方式显著降低了挤压态合金中典型的Brass织构{110}112的取向密度,在β取向线上CBA轧制态板材中的Brass织构取向密度最低,且板材中没有典型的织构特征;同时,CBA轧制态合金板材具有更好的深冲性能,在3个方向0°,45°和90°的力学性能基本一致,其室温拉伸强度和伸长率分别在592MPa和19.6%以上。     

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。     

AZ31镁合金室温异步轧制的织构演变

采用异步轧制技术研究了轧制工艺对AZ31镁合金塑性变形和微取向流变行为的影响.结果表明:将AZ31镁合金板材在室温条件下进行单道次异步轧制,织构随着速比增加,与快、慢辊侧相接触的表面层明显不同,但中间区域变化不明显.在快速辊侧,主要织构组份随着速比的增加而迅速增加;在慢速辊侧,主要织构组份随着速比的增加而交替变化.形变量的增大,可以细化晶粒和改善力学性能.     

A review: Hot topics on magnesium technology in China

Magnesium alloys have wide applications in automobiles, aerospace and so on due to many advantages, while a number of undesirable properties including poor corrosion resistance, inferior creep resistance and bad plastic processing ability have hindered their applications. Creep-resistant magnesium alloy design, plastic processing of magnesium alloys and rapid solidification processing of magnesium alloys have become the hot topics in magnesium technology. Other than these, surface modification as well as laser beam welding are also involved. The research progress and development in magnesium technology in China are reviewed in the paper.     

A review: Hot topics on magnesium technology in China

Magnesium alloys have wide applications in automobiles, aerospace and so on due to many advantages, while a number of undesirable properties including poor corrosion resistance, inferior creep resistance and bad plastic processing ability have hindered their applications. Creep-resistant magnesium alloy design, plastic processing of magnesium alloys and rapid solidification processing of magnesium alloys have become the hot topics in magnesium technology. Other than these, surface modification as well as laser beam welding are also involved. The research progress and development in magnesium technology in China are reviewed in the paper.     

Verhalten geschweißter Magnesiumlegierungen unter mechanisch‐korrosiver Komplexbeanspruchung

Corrosion and corrosion fatigue of welded magnesium alloys In addition to the prevalent use of magnesium cast alloys a high potential for lightweight constructions is offered by magnesium‐wrought alloys, in particular in the automobile industry. The use of rolled and/or extruded magnesium alloys (profiles and sheet metals) requires suitable and economic join technologies like different welding procedures in order to join semi finished parts. Thus, the realization of lightweight constructions asks for high standards of materials‐ and joining‐technologies. In this context, the mechanical properties as well as the corrosion behaviour of the joints are of large interest. During welding of magnesium alloys, influences concerning the surface, the internal stresses and the microstructure occur. These influences particularly depend on the energy input and thus, on the welding procedure as well as the processing parameters, which all affect the corrosion behaviour of the joints. Sheets of magnesium alloys (AZ31, AZ61, AZ91) were joined with different welding procedures (plasma‐, laser beam‐ and electron‐beam welding in the vacuum and at atmosphere). The corrosion behaviour (with and without cyclic mechanical loading) of the welded joints was investigated by different methods such as corrosion tests, polarisation curves, scanning electron microscopy and metallography. Furthermore, substantial influencing variables on the corrosion behaviour of welded joints of magnesium alloys are pointed out and measures are presented, which contribute to the improvement of the corrosion behaviour.     

包铝镁合金的工艺特点及应用前景

传统的镁及镁合金存在着表面耐蚀性能差、冷加工性能不理想等缺点。采用包覆轧制的方法制备包铝镁板Al/Mg/A1层状复合材料,并对其进行适当的扩散退火处理,可有效地改善镁合金的室温塑性低、耐腐蚀性能差等缺点,且显著地提高了镁合金产品的应用与发展,扩大了镁合金的开发应用领域及应用前景等。     

从工艺参数角度探讨AZ系镁合金表面磁控溅射单层铝及氧化铝膜的耐腐蚀和耐磨损性能

AZ系镁合金在工业领域具有广阔的应用前景,但其耐腐蚀性能和耐磨损性能差阻碍了其发展。绿色环保的磁控溅射表面涂覆技术是防止镁合金腐蚀和磨损的方法之一。简要地介绍了磁控溅射镀膜技术的原理及特点,评述了当今磁控溅射的重要发展。结合近几年的实验研究,回顾和总结了溅射沉积薄膜技术的发展历程和应用现状,重点分析了溅射工艺参数对薄膜耐腐蚀和耐磨损性能的影响。最后,展望了磁控溅射技术未来的发展趋势。     

Influence of thermomechanical processing on superplastic forming of Mg–Al alloys

Abstract

The aim of this paper is to study the influence of the initial microstructure of several Mg–Al alloys on their superplastic formability and on their post-forming microstructure and mechanical properties. Various thermomechanical processing routes, such as annealing, conventional rolling, severe rolling and cross rolling, were used in order to fabricate AZ31 and AZ61 alloys with different grain sizes. These materials were then blow formed into a hat shaped die. It was found that the processing route has only a small effect in the formability of Mg–Al alloys or on the post-forming microstructures and properties due to rapid dynamic grain growth taking place at the forming temperatures. Nevertheless, good formability is achieved as a result of the simultaneous operation of grain boundary sliding and crystallographic slip during forming.     

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.     

镁合金激光选区熔化研究进展

镁合金作为最轻的金属结构材料,在汽车制造、生物医疗等领域具有极大的应用潜力。激光选区熔化成形镁合金具有高效的制备性能、良好的成分均匀性、优异的力学性能和耐腐蚀性能,因此激光选区熔化成为一种重要的镁合金制备和改性方法。对近几年激光选区熔化镁合金的研究进展进行了综述,从激光工艺参数(激光类型、体能量密度、激光功率、扫描速度、扫描模式、层厚、扫描间距、气氛控制与进粉速度)和粉体状态(粉末形状、粒径分布、粉末对激光束能量吸收率、粉末化学成分)2个方面讨论了该工艺的关键技术;按照纯镁、非稀土镁合金体系、稀土镁合金体系的分类,对激光选区熔化成形镁及镁合金的致密度与微观结构、力学性能与耐腐蚀性能进行了总结;分析了工艺参数与合金成分两方面对该工艺成形镁合金缺陷的影响。为减少激光选区熔化成形镁合金缺陷、均匀化晶粒、溶解硬脆二次相或析出强化相进而改善合金的结构与性能,许多研究对激光选区熔化成形镁合金进行了热等静压、固溶热处理和时效热处理,总结了上述处理方式对AZ体系、WE体系与Mg-Gd体系镁合金的改善效果。最后展望了激光选区熔化成形镁及镁合金在各领域的应用前景与未来可以进行研究的方向。