AZ91筒形件旋压的组织衍化及微纳力学性能

本文采用强力正旋的方式对AZ91镁合金筒形件进行多道次旋压,通过光学显微镜(OM)和配有电子背散射衍射和能谱的扫描电子显微镜(SEM-EBSD-EDS)对不同旋压道次的微观组织衍化进行观察,结合EDS和X-Ray衍射仪（XRD）对筒形件的物相进行分析,通过纳米压痕试验仪对不同旋压道次镁合金的微区力学性能进行测试。研究结果表明：当AZ91镁合金筒形件的壁厚减薄率达到88.3%时,表面成形良好,无裂纹、褶皱产生;在旋压的初期,主要为外壁镁合金发生塑性变形,随着旋压变形量的增加,筒形件内外壁镁合金变形趋于一致,组织均匀,脆性相Mg17Al12发生破碎,呈流线形弥散地分布在镁合金内部,同时镁合金晶粒也得到细化,并发生动态再结晶;随着变形量的增加,筒形件的强度提高,硬度最高可达1.036 GPa,强化方式主要为第二相弥散强化和细晶强化。     

AZ91筒形件旋压的组织演化及微/纳力学性能

采用强力正旋的方式对AZ91镁合金筒形件进行多道次旋压,通过光学显微镜(OM)和配有电子背散射衍射和能谱的扫描电子显微镜(SEM-EBSD-EDS)对不同旋压道次的微观组织演化进行观察,结合EDS和X射线衍射(XRD)对筒形件的物相进行分析,通过纳米压痕试验对不同旋压道次镁合金的微区力学性能进行测试。研究结果表明:当AZ91镁合金筒形件的壁厚减薄率达到88.3%时,表面成形良好,无裂纹、褶皱产生;在旋压的初期,主要为外壁发生塑性变形,随着旋压变形量的增加,筒形件内外壁变形趋于一致,组织均匀,脆性相Mg_(17)Al_(12)发生破碎,呈流线形弥散地分布在镁合金内部,同时镁合金晶粒得到细化,并发生动态再结晶;随着变形量的增加,筒形件的强度提高,硬度最高可达1.036 GPa,强化方式主要为第二相弥散强化和细晶强化。     

摩擦对铸态铝合金筒形件多道次强力热反旋鼓包的影响

铸态铝合金筒坯与模具接触摩擦是导致筒形件多道次强力热反旋成形不均匀变形的主要因素之一,在很大程度上决定着筒形件旋压过程中鼓包等缺陷的控制与消除。文章基于ABAQUS/Explicit有限元平台建立了该成形过程可靠的三维热力耦合有限元模型,分析了多道次强力热反旋成形中摩擦对鼓包的影响规律和作用机理。结果表明,随着旋轮与毛坯件间摩擦系数的增大,第一道次、第二道次和第三道次筒形件鼓包高度变化程度小,只有微小的减小,第四道次先减小后增大;随着芯模与筒形件间摩擦系数的增大,第一、二、三、四道次鼓包高度先减小后增大。研究结果为铸态铝合金筒形件强力热反旋成形极限中摩擦的选择提供依据。     

薄壁筒形件多道次滚珠旋压成形机理研究

为研究多道次成形条件下薄壁筒形件滚珠旋压的成形机理,采用实验和有限元法相结合对薄壁筒形件多道次滚珠旋压的应力应变、旋压力和成形性进行了分析。结果表明:各道次下的等效应力和等效应变都是由旋压件的内表面向外表面逐渐增大,且随着旋压道次数的增加,等效应力和等效应变也都是逐渐增大;每道次的轴向旋压力随着滚珠行程的增加而增大,且各道次的旋压力也逐渐增大;多道次滚珠旋压时,由于采用较小的壁厚减薄量和材料的加工硬化,金属易于稳定流动,能够保证管坯的轴向伸长。因此,通过多道次滚珠旋压可实现大减薄量薄壁筒形件的旋压成形。     

镍基高温合金锥筒形件拉深旋压时成形质量及组织性能研究

针对镍基高温合金因严重的加工硬化而导致塑性成形时质量控制困难的问题,以应用于燃烧室的锥筒形件为对象,提出采用剪切旋压工艺获得锥形预制坯,经固溶处理后进行拉深旋压成形出口部筒形段的方法。基于Abaqus软件建立锥筒形件多道次拉深旋压成形有限元模型,研究了进给比及旋轮圆角半径等成形参数对成形质量的影响规律,结合组织性能测试,获得了微观组织及力学性能变化规律。结果表明,进给比及旋轮圆角半径对制件的最大壁厚减薄率、圆度及回弹的影响显著。拉深旋压成形后,筒形段各区域的晶粒形态各异,中部晶粒被拉长并形成较多形变孪晶,口部筒形段发生晶粒堆积,且晶粒呈等轴状;拉深旋压成形的筒形段的强度显著提高,但伸长率下降。     

难变形薄壁筒形件强力旋压组织演化研究进展

难变形材料薄壁筒形件强力旋压是一个涉及多场、多因素和多道次的复杂成形过程,导致材料在成形过程中微观组织演化历程复杂,而筒形件的微观组织决定了其服役性能。因此,研究难变形材料薄壁筒形件强力旋压微观组织演变机制与调控对实现该薄壁件组织性能一体化控制具有重要意义。从试验、宏观和微观尺度仿真和缺陷分析等方面,综述难变形材料筒形件强力旋压成形微观组织演变的国内外研究现状,并阐述目前存在的问题和发展方向。     

超薄壁筒交互张力旋压成形稳定性研究

针对铝合金超薄壁筒刚度差、在大减薄率强力旋压成形时易失稳等问题,以壁厚0.8 mm的A5052铝合金筒为例,建立基于ABAQUS系统张力旋压和双向交互张力旋压的有限元模型,探讨了交互张力旋压对超薄壁筒成形稳定性的影响。模拟结果发现:与普通强力旋压对比,张力旋压成形时坯料变形更稳定均匀,能降低旋压力与接触应力;在改变前后道次旋轮相对于芯轴的数控螺旋路径方向实现交互张力旋压后,提高了张力旋压成形超薄壁筒时的稳定性,在控制筒坯口部出现的扩径现象上效果更显著。     

凹圆弧母线筒形件空心旋压成形有限元模拟研究

采用空心旋压工艺成形凹圆弧母线筒形件难度很大。利用有限元模拟手段对该成形过程进行预测性研究,为后续的实验与生产提供理论依据。首先理论推导单一道次凹圆弧型旋轮运动关系方程,再以此为边界条件进行模拟。研究中提出了3种旋压方法,通过对比分析模拟结果发现,随动芯轴可控制筒坯自由端金属流动均衡性,多道次成形由于每一道次的相对径向进给量小,有利于控制弧顶部位的褶皱,获得较好的壁厚均匀性,且旋压件弧顶横截面椭圆化较轻。     

板坯尺寸对筒形件多道次拉深旋压壁厚分布影响

筒形件拉深旋压可以克服传统液压拉深成形设备吨位大、工装模具多、拉深比范围窄等难题,但关于其板坯形状优化方面的研究较少。利用对比试验的方法研究了Φ352 mm×1.1 mm和Φ309 mm×2 mm两种铝合金板坯尺寸对旋压件筒壁壁厚分布的影响,并分析其影响原因,为工业生产提供理论依据。推导了成形预设形状筒形件所需板坯的参数关系,设计了多道次拉深旋轮路径。在此基础上进行了两工况的工艺试验,对比了两旋压件尺寸与直筒壁厚分布,结果是小直径厚板多道次拉深旋压壁厚与预留间隙吻合良好,并分析其原因。     

合金钢旋压塑流变形稳定性试验研究

中碳合金钢退火状态可旋性良好，累计变薄率为80％，未见裂纹出现。强力旋压属局部连续塑性成形工艺，很适宜大直径筒形件塑性成形。变薄旋压中碳合金钢筒形件，与卷焊成形相比，可强化组织性能，降低筒体重量，提高使用效果。试验旨在探讨中碳合金钢筒形件旋压成形的稳定性，通过变形区三向接触面积塑流试验研究，筒体变形体积与力能的分析，以及优化工艺参数和确定合理工艺过程，旋出了高精度筒形件，同时进行了批量旋压生产。     

激光焊接镁/铝异种金属的显微组织与性能

对1.8 mm厚AZ91镁合金和1.2 mm厚6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子显微硬度仪、微机控制电子万能试验机等手段研究镁/铝焊缝的表面成形性、接头区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相、显微硬度与接头力学性能。结果表明:激光功率1900 W,焊接速度50 mm/s,离焦量f为0,Ar气保护气体流量为15 L/min时,焊缝表面成形性良好,热影响区窄,晶粒细化;焊接接头平均抗拉强度和抗剪强度分别为13.99和12.79 MPa,镁侧和铝侧焊缝硬度均高于母材;剪切断口较平坦、光滑,出现相互平行的疲劳条纹;拉伸断口存在较多高度不一致的解理台阶,呈脆性断裂特征;镁/铝焊缝界面存在Mg17Al12、Mg2Al3主要物相,其中Mg17Al12脆性相高温下比Mg2Al3延性相结构稳定,是镁/铝焊接接头呈现脆性特征和较难实现焊接的主要原因。     

等通道转角挤压制备超细晶Mg15Al双相合金组织与性能

对高铝双相合金Mg15Al在553K以Bc路线进行了不同道次的等通道挤压(ECAP),获得了超细晶高铝镁合金。通过OM,SEM,TEM分析了ECAP前后合金的微观组织结构及断口形貌,并测试了不同挤压道次后合金的硬度和室温拉伸性能,分析了ECAP细化晶粒机理及其性能改善原因。结果表明,随挤压道次增加,累计形变增强,网状硬脆相β-Mg17Al12破碎,合金晶粒显著细化,但对单相区和两相混合区细化效果不同。在α、β两相共存区内,4道次ECAP后形成100nm～200nm的细晶粒;在α单相区,4道次ECAP后晶粒为1μm以下,且在初晶α-Mg内析出弥散细小的β相,起到细晶强化和弥散强化作用。8道次ECAP后,晶粒略有长大。ECAP使合金的硬度、抗拉强度和延伸率同时得到提高,尤其是4道次ECAP后,硬度提高了32.04%,抗拉强度σb从150MPa提高到269.3MPa,延伸率δ由0.05%提高到7.4%;8道次ECAP后,硬度、抗拉强度略有下降,延伸率略有上升。SEM断口观察显示ECAP使合金拉伸断口形貌由铸态的解理断裂特征转变为延性韧窝断裂特征。     

搅拌针转速对厚板镁合金SSFSW焊缝组织及性能的影响

对9 mm厚板AZ31B镁合金进行静止轴肩搅拌摩擦焊(stationary shoulder friction stir welding,SSFSW)工艺试验,探讨搅拌针转速(500～1 000 r/min)对焊缝组织及力学性能的影响规律.结果表明,在给定焊接速度80 mm/min下,搅拌针转速在600～800 r/min范围可获得表面光滑、无内部缺陷的对接焊缝,当转速为1 000 r/min时焊缝表面出现不连续凹坑但内部仍无缺陷.随着转速增加,晶粒尺寸由(11.11±1.68)μm增加到(18.95±1.83)μm;在700 r/min时焊核区晶粒尺寸沿板厚差异最小.焊缝中间硬度分布具有不均匀性且随转速增加而减小,最大差异为10.97 HV,最低硬度47 HV位于前进侧的热力影响区与焊核区界面处.在700 r/min下接头力学性能最佳,强度系数为90.2%、对应断后伸长率为母材69.3%.随着转速增加,断裂模式由韧-脆混合断裂转变为剪切-韧性混合断裂.     

High cycle fatigue properties of die-cast magnesium alloy AZ91D-1%MM

The high cycle fatigue properties of the die-cast magnesium alloy AZ91D containing 1%mischmetal(mass fraction) at a fatigue ratio of 0.1 were investigated.The difference in the microstructure between the skin and core region of the die-cast magnesium alloy was analyzed by optical microscopy.The mechanical property tests indicate that the values of the tensile strength, elongation and hardness are 185 MPa,1.5%and HBS 70±3 at room temperature,respectively.The p-S-N curve(p=50%) of the die-cast magnesium al...     

高能电子束处理对AZ91镁合金耐磨性影响

研究了AZ91镁合金电子束表面处理的耐磨性.结果表明,在不同处理条件下,AZ91镁合金表面分别形成了厚度为20～60μm的表面熔凝层;脉冲电流和脉冲次数对表面熔凝层厚度具有较大影响,而加速电压的影响不大.随着脉冲电流的增加, Mg_(17)Al_(12)相对应的衍射峰强度呈现上升趋势,并且在处理过的AZ91镁合金中可看到AlMg亚稳相的存在.显微硬度测试结果表明,处理层硬度比基体组织的硬度有所提高,最表层可达到基体组织的2倍.磨擦系数和表面磨损量均有不同程度下降,耐磨性明显提高主要是由于快速熔凝导致晶粒细化引起的.     

轧制路径对ZK60镁合金板材组织和性能的影响

在250 ℃对轧制-热处理态ZK60镁合金板材进行9道次不同路径的轧制试验。采用光学显微镜、电子万能试验机、SEM、XRD等研究了轧制试验后ZK60镁合金的显微组织、室温拉伸性能、断口形貌及晶粒择优取向。结果表明:轧制路径对ZK60镁合金板材的晶粒尺寸变化无明显影响,但压下量对镁合金组织内的孪晶变化有很大影响;轧制路径的变化对ZK60镁合金板材的各向异性和力学性能有较大影响,在交叉+45°的路径下轧制后ZK60镁合金板材,各向异性较弱,具有良好的综合力学性能和轧制成形能力,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到244.31 MPa、371.14 MPa和25.46%;交叉+45°路径轧制对ZK60镁合金的晶粒择优取向有明显影响,能够改善镁合金板材的晶粒择优取向和各向异性,提高ZK60镁合金的力学性能。     

多向锻造对变形镁合金AZ31组织和力学性能的影响

文章采用不同锻造工艺对电磁连铸变形镁合金AZ31铸锭进行了多向锻造研究。结果表明,通过大变形的多向锻造后,变形镁合金AZ31可以得到有效细化,多向锻造有利于变形镁合金发生再结晶,锻造后变形镁合金AZ31最终得到均匀细小的等轴晶组织。工艺3得到最好的综合性能,锻造后变形镁合金AZ31硬度和抗拉强度分别提高了22.5%和33.5%,延伸率也有所提高。多向锻造后,室温拉伸试样的断口形貌出现大量的韧窝,表现为剪切断裂为主的韧性断裂。     

AZ31镁合金的热挤压变形和力学性能分析

为了掌握高精度镁合金管材的生产工艺,通过对铸锭的均匀化处理,借助500 t挤压机、拉伸试验机、金相显微镜和透射电镜(TEM)对AZ31镁合金管材的等温挤压过程进行了研究,试制了AZ31镁合金挤压薄壁管材,获得了尺寸精度高、粗糙度小和壁厚差小的管材;分析了不同挤压条件下的AZ31镁合金管材的尺寸精度、组织、力学性能.研究结果表明:在挤压温度为623士20K挤出管材经523K×3h退火时其性能较好,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为270 MPa,175 MPa和23.1%.     

Effects of material properties on power spinning process of parts with transverse inner rib

Material properties of blank have a great effect on power spinning process of aluminum alloy parts with transverse inner rib. By using finite element(FE) and Taguchi method, the effects and significance of five key material parameters, namely, anisotropic index in thickness direction, yield strength, hardening exponent, strengthening factor and elastic modulus on the formability of inner rib, tendency of wall fracture and degree of inhomogeneous deformation of finished spun parts were obtained. The achievements provide an important guide for selecting reasonable spinning material, and are very significant for the optimum design and precision control of power spinning process of parts with transverse inner rib.