AZ31镁合金连续挤压过程数值模拟

采用连续挤压方法可以实现AZ31镁合金变形,变形条件是决定AZ31镁合金连续挤压成形的关键因素.利用DEFORM3D软件,模拟AZ31镁合金在250型连续挤压机上生产Φ7mm杆的成形过程,建立AZ31镁合金线连续挤压的刚粘塑性有限元模型,分析了连续挤压成形过程不同阶段的温度,等效应力应变变化.研究表明,变形金属的等效应力最高值出现在压实轮下方;温度最高值出现在型腔内;等效应变最大值出现在模具入口处.模拟结果对生产中制定合适的工艺和工模具的设计起到指导作用.     

挤压工艺对AZ31镁合金组织和性能的影响

研究了挤压温度和挤压速率对AZ31镁合金显微组织、耐腐蚀性能和力学性能的影响。结果表明,通过300℃下的热挤压变形,AZ31合金发生动态再结晶,合金组织比铸态时细化,耐腐蚀性能和力学性能明显提高;AZ31镁合金挤压后的组织及力学性能受挤压温度及挤压速率的影响,在本试验范围内,AZ31镁合金经过挤压温度为300℃、挤压速率为6.0 mm/s的挤压变形后得到的组织均匀细小,耐腐蚀性能和力学性能良好。     

加热温度对AZ31镁合金连续挤压组织与性能的影响

采用连续挤压方法,开展AZ31镁合金工艺试验,研究加热温度对挤出产品微观组织和力学性能的影响。结果表明,加热温度对AZ31镁合金组织影响明显,坯料室温挤压时,产品的芯部组织均匀细小,而表层的晶粒大小不均。随着加热温度的升高,微观组织的均匀程度提高。当坯料加热到450℃时,挤出产品芯部的晶粒有长大的趋势。连续挤压后的晶粒相比坯料显著细化,这是由于坯料在连续挤压过程中经历了多种变形,使晶粒得到细化。随着加热温度的升高,抗拉强度增加,伸长率变化不大,这是由于温度的适当提高,使再结晶充分,晶粒均匀程度提高。     

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.     

连续变断面循环挤压AZ31镁合金的组织与性能

采用连续变断面循环挤压法分别对变形镁合金AZ31铸锭和商业AZ31进行不同循环道次的变形,考察其组织、性能变化.结果表明:AZ31镁合金铸锭经过一个循环的挤压,晶粒明显细化.商业AZ31铝合金材料分别进行2、4、6、8次循环变形,随着变形量增大,平均晶粒尺寸不断减小,组织趋于均匀;真应变为16时,平均晶粒尺寸为5.5 μm;随着循环次数增加,伸长率不断增加,与原始态的相比可提高2倍左右,但强度没有明显变化.     

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.     

挤压温度对AZ31镁合金组织性能的影响

研究挤压温度对AZ31镁合金异型材制品组织结构、抗拉强度和电导率的影响.用锥模挤出散热片,制品采用水冷,挤压比为13.5.结果表明:对于密排六方结构的AZ31镁合金,孪晶常出现在晶粒的一侧,并以周期性的形式重复出现;挤压温度直接影响制品的组织结构及抗拉性能,挤压温度对电导率的影响较小.随着挤压温度的升高,动态再结晶速度加快,晶体中的孪晶明显减少,晶粒尺寸增加.在挤压温度为400℃,经水冷却的散热片型材,其抗拉强度和电导率分别为267 N/mm2和17.3 IACS%.     

Sb对AZ31镁合金组织和性能的影响

经XRD等检测表明:Sb的加入使镁及AZ31合金的显微组织得到细化,AZ31中的β-Mg17Al12相呈细小弥散状分布,同时组织中还有点、块状的Mg3Sb2生成.Sb的加入使AZ31合金的力学性能得到不同程度的提高,冲击韧度和硬度分别提高了58.8%和4.8%.     

AZ31镁合金的热模拟和挤压

采用Gleeble-1500D材料热模拟实验机、630T挤压机和金相显微镜研究了在塑性变形中挤压变形对AZ31镁合金管材微观组织的影响规律,在挤压之前对镁合金铸锭进行了均匀化处理.研究结果表明:AZ31镁合金热挤压时发生了动态再结晶,材料组织比铸态时细化;随挤压比的增大,晶粒细化程度增加,平均晶粒尺寸为19～37μm.     

Ca、Si复合合金化对AZ31镁合金显微组织的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪研究了Ca、Si元素对AZ31镁合金铸态组织的影响。结果表明,在AZ31镁合金中同时加入Ca、Si元素后,Ca主要以固溶形式存在于AZ31镁合金中,Si的加入对Ca的分布没有产生影响,Si主要和Mg生成Mg2Si化合物,同时沿晶界分布的β-Mg17Al12相逐渐演变为在晶界附近和晶内弥散分布的细小点状(球状)和针状相。随着Si含量的增加,部分点状相开始粗化,并在基体中出现了汉字状的Mg2Si相。当加入0.3%的Ca与0.4%的Si时,合金铸态组织最为细化。     

热挤压工艺对AZ31镁合金组织与力学性能的影响

在不同挤压条件下对AZ31镁合金进行了热挤压试验,并对挤压前后材料组织与力学性能的变化进行了分析.研究结果表明,AZ31镁合金热挤压时发生了动态再结晶,材料组织比铸态时细化,力学性能大幅度提高;AZ31镁合金挤压后的组织及力学性能受挤压温度及冷却方式影响,在本试验范围内,AZ31镁合金在623 K挤压后空冷得到的组织均匀细小,力学性能良好.     

Effect of Extrusion Strain Path on Microstructure and Properties of AZ31 Magnesium Alloy Sheet

The mechanical properties of AZ31 magnesium alloy sheets processed by different extrusion strain paths were examined in correlation with concurrent microstructure and texture evolution. The conventional extrusion(CE) and asymmetric extrusion(ASE) paths were performed on Mg alloy sheets. The textures at near surface and mid-layer of ASE sheets were various throughout sheet thickness direction as a result of extra asymmetric shear strain. This can stimulate the orientation of(0002) basal planes to incline approximately 12° toward the shear direction. Moreover, the basal texture of ASE sheet was weakened compared with CE one. Enhancing the ambient formability of extruded Mg alloy sheet fabricated by ASE path was accomplished by the tilted weak basal texture.     

热挤压工艺对AZ31镁合金组织性能的影响

为满足更多的结构件的应用需求，采用热挤压T艺对AZ31镁合金进行变形，研究了挤压比和挤压温度对AZ31合金显微组织和力学性能的影响．结果表明：挤压可以显著细化AZ31合金显微组织．且挤压比越大，晶粒尺寸越细小．力学性能得到较大提高；挤压温度也影响AZ31镁合金组织性能，在实验中发现，在350℃时AZ31镁合金组织均匀，力学性能较为良好。     

Ca变质及热挤压对AZ31镁合金组织的影响

研究了金属Ca变质处理及热挤压变形对镁合金组织、晶粒大小的影响.结果表明:0.4%的Ca能使AZ31镁合金的β-Mg_(17)Al_(12)组织明显球化,均匀化处理后晶粒尺寸由变质前的546μm降至147μm;另外,400℃下热挤压也能强烈地细化组织,平均晶粒尺寸降至20μm以下,其机理是发生了动态再结晶与孪生变形.     

AZ31镁合金挤压过程的数值模拟

采用DEFORM-2D对AZ31镁合金的挤压变形过程进行了数值模拟。通过设计实验验证了所选材料应力-应变、摩擦系数和换热系数等参数的可靠性。在此基础之上,对一系列不同挤压过程进行了模拟计算分析,得到了坯料温度场分布、应力场分布及挤压载荷等一系列数据,并采用Matlab软件对不同工艺参数与形变载荷之间的关系进行了四维描述。     

冷却强度及变形程度对挤压AZ31镁合金组织性能的影响

选择AZ31镁合金为原材料,在400℃下挤压散热片型材,就冷却强度及变形程度对制品的性能(抗拉强度和导电率)及组织结构的影响进行研究。结果显示:挤压温度为400℃,制品经水冷却,变形程度大的型材具有更高的抗拉强度和导电率。     

AZ31镁合金型材挤压工艺和组织性能分析

对AZ31镁合金T型材挤压成形进行了工艺试验研究，确定了T型材模具各工作带尺寸及限流措施。分析了T型材各部位的力学性能。结果表明，在挤压比较大部位，屈服强度和抗拉强度最高分别为117MPa和254MPa，伸长率为16％。晶粒细小和织构强度提高是屈服强度和抗拉强度增大的原因。高质量型材必须采用流线型模挤压。