非对称轧制对AZ31B镁合金组织及性能的影响

开展了非对称轧制对AZ31B镁合金晶粒细化影响的研究,分析了不同温度及不同压下率时宏观形貌和晶粒尺寸变化,并与对称轧制作了对比。结果表明,非对称轧制的整体晶粒尺寸比对称轧制更为细化;非对称轧制在温度为350 ℃、压下率为60%时晶粒最为细小均匀,上表面、中心层和下表面的平均晶粒尺寸分别为2.35、2.84和2.22 μm。在初轧温度为300～350 ℃范围内,组织产生充分动态再结晶;随着轧制温度继续升高,晶界产生充分迁移和扩散,晶粒随之长大,导致镁合金的综合性能变差。非对称轧制板材的抗拉强度和断后伸长率都优于对称轧制板材,在400 ℃轧制时,压下率为30%时获得较为优异的综合力学性能,抗拉强度为365.36 MPa,断后伸长率为34.9%。     

AZ31变形镁合金性能与组织的研究

对商业化的AZ31B和AZ31D变形镁合金挤压后的型材进行取样,对其拉伸性能、断口形貌和金相组织进行了观察。结果表明：挤压后的镁合金发生了动态再结晶,生成了细小的等轴晶粒,从而提高了材料的强度和塑性加工性能,其中AZ31D镁合金的塑性提高得更大。在此基础上进一步对镁合金的变形机制进行探讨。     

异速比对异步轧制AZ31镁合金板材组织和织构的影响

采用不同异速比对AZ31镁合金板材进行异步轧制,并将轧后样品进行显微组织和X射线衍射分析,研究异速比对镁合金板材组织和织构转变的影响.结果表明:异速比的变化对晶粒形貌影响较大但晶粒细化效果不明显;当异速比为2.800时,板材内出现了长条晶粒;快速辊侧{0002}基面织构强度高于慢速辊侧,且板材两侧表面{0002}晶面的偏转方向相反;异速比对基面织构的强度影响显著,随着异速比的增大,基面织构的强度先增加后下降.这种特殊的织构变化与异步轧制过程中沿厚度方向引入的剪切变形有关.     

AZ31镁合金挤出棒锻造变形时的组织与织构的变化

为了解AZ31镁合金自由锻过程中织构的形成和变化,用ODF分析对AZ31镁合金在自由锻时的微曲向流变行为进行了分析;用光学显微镜对其显微组织和晶粒尺寸进行了测定．结果表明：锻造变形形成不完全动态再结晶,造成Mg17Al12相析出和组织不均匀．与锻压面相平行的均以{1217}和{1214}、{0115}面织构为主,并且随形变量变化而相互转换．当形变量为31％时{0115}面织构的ODF强度值达到最大．锻造产生的面织构将增加镁合金的各向异性,不利于改善镁合金的塑性变形能力和力学性能．     

热处理对含Y元素AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对含Y元素AZ31镁合金板材进行退火处理后的组织和性能进行了研究.结果表明:随着退火温度的升高,镁合金晶粒尺寸逐渐增大,力学性能略有提高然后降低;退火时间对镁合金晶粒尺寸影响不大;在300℃下退火1 h后板材性能达到最佳,抗拉强度为255 MPa,屈服强度为170 MPa,延伸率为24%;经过热处理后镁合金断裂方式为准解理断裂和韧性断裂的复合形式.     

异步轧制对AZ31镁合金静态再结晶及晶粒细化的影响

研究了AZ31镁合金薄板在异步轧制过程中,异速比、压下率及退火工艺对其退火晶粒尺寸的影响.结果表明:适当提高轧制异速比和道次压下率能够显著细化晶粒,但是异速比过高时,轧辊与轧件会产生相对滑动,细化晶粒效果降低,其中异速比为1.3时,细化晶粒效果最佳;剪切作用使镁合金中孪晶数量及分布均匀程度提高,位错缠结被\     

热轧AZ31镁合金薄板的室温成形性

针对AZ31镁合金板材室温冲压成形较差的特点,采用不同轧制温度获得镁合金板材,使用半球形凸模胀形,绘制镁合金室温成形极限图并分析轧制温度对镁合金板材组织和室温成形能力的影响.发现AZ31镁合金板材的成形性能不仅与晶粒尺寸有关,还与晶粒取向有关.基面织构的减弱可明显提高板材的胀形性能,在基面织构强度相似的情况下,晶粒尺寸对板材的成形性能起决定性影响.     

喷射沉积AZ31镁合金微观组织与力学性能

采用喷射沉积方法制备了AZ31镁合金沉积柱坯,利用热轧作为后续加工,研究了镁合金的组织变化及材料的性能.实验结果表明:沉积态合金组织均匀,晶粒细小(平均晶粒尺寸约为20μm);热轧变形的致密化过程、动态再结晶以及退火再结晶使合金具有良好的组织结构和力学性能;轧制态试样断口呈现为脆性解理断裂方式,退火态试样断口则表现为脆性和韧性断裂混合机制.     

镁合金AZ31动态再结晶行为的取向成像分析

利用背散射电子衍射(EBSD)取向成像技术分析了具有不同初始织构的镁合金AZ31动态再结晶晶粒的取向特征以及与相邻的形变晶粒的取向关系.结果表明:不同初始织构以及不同应变量下动态再结晶新晶粒与形变晶粒的取向都相近,说明动态再结晶以连续方式进行,即亚晶转动方式.随形变量的增加,不同初始织构试样的晶粒都转向基面取向,但菊池带衬度图像显示大的形变晶粒内部很少有亚晶界存在并且菊池带质量高,说明塑性滑移机制仍在起很大作用但在靠近晶界处发生,形变晶粒是通过平行于压缩面方向剪切晶界而逐渐消失的.动态再结晶晶粒与相邻形变晶粒的取向差表明不同初始织构造成不同的取向差,但总的趋势是相同的.     

铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能

研究了铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能和变形机制.在300~450℃条件下,分别以恒定拉伸速率10^-3 s^-1和10^-2 s^-1进行拉伸至失效试验,在真实应变率为2×10^-4~2×10^-2 s^-1的范围内进行变应变率拉伸试验.当拉伸速率为10^-2s^-1时,试样在400℃和450℃的延伸率均超过100%;当拉伸速率为10^-3 s^-1时,试样在400℃和450℃的延伸率均超过200%,该条件下的应力指数ⁿ≈3,蠕变激活能^Q=148.77 kJ·mol^-1,变形机制为溶质牵制位错蠕变和晶界滑移的协调机制.通过光学金相显微镜和扫描电子显微镜观察显示试样断口处存在由于发生动态再结晶和晶粒长大而形成的粗大晶粒,断裂形式为空洞长大并连接导致的韧性断裂.     

Experimental and Numerical Study of Electromagnetic Forming of AZ31B Magnesium Alloy Sheet

Wrought magnesium alloys are interesting materials for automotive and aeronautical industries due to their low density in comparison to steel and aluminium alloys, making them ideal candidates when designing a lower weight vehicle. However, due to their hexagonal close‐packed (hcp) crystal structure, magnesium alloys exhibit low formability at room temperature. For that reason, in this study a high velocity forming process, electromagnetic forming (EMF), was used to study the formability of AZ31B magnesium alloy sheet at high strain rates. In the first stage of this work, specimens of AZ31B magnesium alloy sheet have been characterised by uniaxial tensile tests at quasi‐static and dynamic strain rates at room temperature. The influence of the strain rate is outlined and the parameters of Johnson‐Cook constitutive material model were fit to experimental results. In the second stage, sheets of AZ31B magnesium alloy have been biaxially deformed by electromagnetic forming process using different coil and die configurations. Deformation values measured from electromagnetically formed parts are compared to the ones achieved by conventional forming technologies. Finally, numerical study using an alternative method for computing the electromagnetic fields in the EMF process simulation, a combination of Finite Element Method (FEM) for conductor parts and Boundary Element Method (BEM) for insulators, is shown.     

AZ31变形镁合金及其挤压工艺的研究现状

本文根据文献资料总结了AZ31变形镁合金的性能特点、高温流变应力方程及其挤压工艺的研究和应用现状，为进一步开展AZ31镁合金挤压工艺的研究，特别是计算机模拟提供了参考依据。     

AZ31镁合金的研究现状

综述了国内外对AZ31镁舍金的研究现状。讨论了主要合金元素对AZ31镁合金的组织和性能的影响,介绍了AZ31镁合金的晶粒细化、塑性成形技术的研究现状。对AZ31镁合金的发展前景进行分析。     

挤压态AZ31B镁合金在超塑变形过程中的微观组织及力学性能研究

通过正向温挤压获得了细晶微观组织的AZ31B镁合金。研究了在310～460℃范围内,应变速率1×10-3～1×100/s下的超塑性流变行为。结果表明,在415℃、1×10-3/s的条件下AZ31B镁合金具有良好的超塑性,最大延伸率可达380%。应变速率敏感指数达到0.47。通过光学显微镜和扫描电镜（SEM）分别观察了AZ31B镁合金在超塑变形过程中的微观组织演变和断口形貌。晶界滑移机制为AZ31B超塑变形的主要机制。     

EW75镁合金高温扩散动力学研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(XRD),观察EW75合金大型铸锭原始态及高温热处理之后的组织及成分分布,以进行稀土元素在EW75合金中高温扩散动力学的研究。结果表明:EW75铸态合金中存在较为严重的局部偏析,大量非平衡凝固共晶组织在晶界处富集,Gd,Y,Nd在合金中的分布很不均匀,铸态组织呈大块的骨骼状,由α-Mg基体、Mg24Y5、Mg5Gd和Mg41Nd5非平衡凝固相组成,铸态合金晶粒尺寸约为100μm;在505及520℃保温24 h之后依然有较多未溶相残留在晶界上,由于温度稍微偏低,共晶组织未能完全溶解并分散到基体中;经过535℃,20 h高温热处理之后,共晶组织基本分解完全,稀土元素较为均匀地分布在基体中,晶粒长大非常明显;采用(EDS)分析测得各合金元素在EW75中的浓度分布,发现合金元素在EW75中成一定的规律分布,通过动力学方程计算得出了Y,Gd,Nd元素在不同温度下的lnδ-t关系曲线并进行线性拟合,最终得出Gd,Y,Nd在不同温度下的扩散系数。     

AZ31镁合金单轴拉伸过程中的{0002}双峰织构观察

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)结合电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射仪(XRD)及拉伸试验机对不同拉伸应变量下A731镁合金挤压板的显微组织、微观织构、宏观织构及力学性能进行了观察.结果表明:在拉伸变形初期(ε=0.002),AZ31镁合金挤压板中就生成了大量呈条带状分布的孪晶,条带走向与拉伸方向垂直,在整个拉伸过程中孪晶数最持续增加.EBSD微观取向分析结果显示,最初生成的大量孪晶都是c轴拉伸孪晶.孪晶取向在{0002}极图中呈双峰形态分布,峰点偏转方向与宏观拉伸方向垂直,偏转角度为±20°-30°,{OOO2}宏观织构强度随变形量的增加呈现波动上升趋势,最终形成双峰形态,偏转方向及角度与EBSD观察到的拉伸孪晶双峰织构一致,因此,孪晶可能是宏观织构形成{0002}双峰形态的重要诱因.由于{11-20} <10-10>取向晶粒中生成大量拉伸孪晶以及孪晶界对滑移的阻碍,拉伸样品表现出低屈服强度和高n值,分别为50 MPa和0.56.     

异步轧制AZ31镁合金板材的晶粒细化及性能

采用上下轧辊速比1.125的异径异步轧制方法对AZ31镁合金板材进行轧制。采用光学显微镜、X射线衍射仪和电子拉伸机等设备分析轧制前后AZ31镁合金板材的微观组织和力学性能。结果表明:AZ31镁合金热挤压板坯在加热到350℃后,经一道次38%压下率的异步轧制,可获得平均晶粒尺寸为2.8μm的等轴晶粒,板材轧制方向的伸长率和抗拉强度显著增加;轧制过程中形成了非基面晶粒取向;伸长率的增大与晶粒细化和非基面织构的形成有关,抗拉强度的增大归因于晶粒的显著细化效应。     

稀土元素铈对镁合金AZ91D显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等分析研究含铈镁合金AZ91D（0．25％Ce、0．7％Ce、0．95％Ce）的显微组织,并对其力学性能进行了测试,同时与不含铈镁合金AZ91D进行了比较。结果表明,加入一定量Ce后的镁合金AZ91D形成杆状化合物Al4Ce,被推移到生长界面,阻碍枝晶的自由生长,从而细化合金显微组织;Ce能提高镁合金AZ91D抗拉强度和硬度,而对其屈服强度和延伸率影响不大;加入0．7％Ce的AZ91D镁合金晶粒细化效果和综合力学性能比较理想。     

AZ31镁合金型材挤压生产工艺的研究

采用卧式挤压机,对AZ31镁合金型材挤压工艺进行了生产跟踪试验研究,确定了AZ31镁合金型材在挤压操作时的最佳挤压筒温度、镁棒温度、模具预热温度和挤压速度。分析了型材产品的力学性能和微观组织结构,结果表明在给定操作工艺下,可得到高强度、细晶粒度、良好塑性和表面光洁的挤压型材。