低温慢速挤压和电脉冲处理制备具有优异力学性能的AZ91双峰合金（英文）

通过低温慢速挤压(LTSRE)和电脉冲处理(EPT)获得具有双峰结构的AZ91镁合金,这种结构由粗大的尺寸为20~60μm的未再结晶晶粒和细小的尺寸约为200 nm的再结晶晶粒组成。双峰晶粒结构的形成原因主要是LTSRE过程中的不均匀变形以及EPT对于变形AZ91镁合金静态再结晶的加速效应。与常规热处理时的静态再结晶过程相比,EPT过程的再结晶温度显著降低,处理时间明显缩短,有效抑制了再结晶晶粒的生长。同时在EPT过程中析出了大量形状规则的Mg17Al12相,平均尺寸约为200 nm。因此,本研究获得了屈服强度为463MPa和抗拉强度为527MPa的AZ91双峰合金,这主要归功于双峰组织以及细晶强化、析出强化和加工硬化的共同作用。     

累积叠轧焊AZ31镁合金微观组织和织构演变的EBSD研究

对AZ31镁合金热轧板在350℃进行了累积叠轧焊(ARB)变形,采用EBSD技术研究了AZ31镁合金的微观组织和织构演变.结果表明,ARB可以显著细化AZ31镁合金的晶粒组织,经过3道次变形后平均晶粒尺寸为2.18μm,后续的ARB变形使AZ31镁合金的微观组织更均匀,但晶粒不会再显著细化,说明存在临界ARB变形道次,使晶粒细化和晶粒长大之间达到动态平衡.AZ31镁合金在ARB变形过程中的晶粒细化机制为连续动态再结晶,尤其还观察到了旋转动态再结晶.动态再结晶的形变储存能来源于多道次累积的剧烈应变和沿厚度方向分布复杂的剪切变形.ARB变形过程中旋转动态再结晶和剪切变形使新晶粒c轴发生旋转,导致基面织构弱化.     

AZ31镁合金热变形动态再结晶晶粒尺寸预测模型

采用热模拟实验方法获得了AZ31镁合金热变形真实应力-真实应变曲线，分析了变形工艺参数对AZ31镁合金热变形动态再结晶晶粒尺寸的影响规律。随着塑性变形应变速率的增大，动态再结晶晶粒尺寸减小。随着塑性变形温度的升高，晶粒尺寸增大。基于Yada模型，建立了AZ31镁合金热变形动态再结晶晶粒尺寸与变形工艺参数关系模型，以及动态再结晶临界应变与变形温度关系模型。晶粒尺寸预测模型计算值与实验值相吻合，最大相对误差为8.5%。临界应变模型计算值与实验值相吻合，最大相对误差为8.1%。建立的动态再结晶晶粒尺寸预测模型和临界应变预测模型的适用条件为变形温度250～400℃,应变速率0.01～1.0 s^-1。     

电脉冲对轧制AZ31镁合金组织与性能的影响

研究了电脉冲处理(EPT)对轧制变形AZ31镁合金组织演化与力学性能的影响。使用脉冲电源产生的高电流密度低占空比电脉冲促进了变形AZ31镁合金内部的再结晶进程。通过对不同参数脉冲处理的对比分析,研究了电脉冲的热效应与非热效应的作用,揭示了电脉冲促进再结晶的作用机理。结果表明:AZ31镁合金经过脉宽为20ms、电流密度3.508×109A/m~2、占空比为0.002的电脉冲处理5.5 min后,在电脉冲的非热作用下发生再结晶,平均晶粒尺寸由72mm减小至2mm,抗拉强度提升85%,达到295 MPa,延伸率达到20%。     

AZ31镁合金变通道角挤压工艺

将Φ40mm×50mm的AZ31镁合金圆棒经变通道角挤压(Change channel angular extrusion,CCAE)成厚度约为5mm的板材。通过TEM观察表明,AZ31镁合金的形核机制主要是动态再结晶形核。结果表明,经CCAE变形后,由晶粒的剪切破碎和动态再结晶使得镁合金晶粒明显细化。内角、挤压比、挤压温度和挤压速率等对板材的显微组织结构有重要的影响。在100~450℃温度范围内进行CCAE变形,AZ31镁合金的晶粒尺寸随变形温度的升高而增大。AZ31镁合金经CCAE热变形后,合金的综合力学性能得到改善。     

AZ80镁合金热变形过程中的动态再结晶动力学和运动学模型

采用热模拟实验方法测试了AZ80镁合金材料的真实应力-应变曲线, 变形温度范围533K - 683K, 应变速率范围0.001 - 10 s-1, 变形程度为50%。动态再结晶的晶粒尺寸随着变形温度的升高和应变速率的降低而增大。确定了AZ80镁合金的热激活能, 确定了AZ80镁合金材料热变形时的本构方程。根据Sellars方程, 确定了AZ80镁合金的动力学模型, 其定义为描述发生动态再结晶体积分数与变形温度和应变速率的函数关系。确定了AZ80镁合金的运动学模型, 其定义为描述动态再结晶晶粒尺寸与Z函数之间数学关系. 动态再结晶晶粒尺寸的模型计算结果与实验结果相吻合,相对误差小于11.8%。确定了临界应变和稳态应变与Z函数之间数学关系。     

应变诱发AZ91D镁合金半固态组织形态及形成机理

采用应变诱发方法制备了AZ91D镁合金半固态材料。考察了变形率、温度、保温时间对固相体积分数、组织形态以及晶粒尺寸的影响。结果表明：在冷变形条件下.于570℃保温一定时间后。可制备出固相体积分数最小达55％的镁合金半固态材料。分析讨论了AZ91D镁合金半固态组织的形成机理。在热处理过程中，组织发生再结晶，而冷变形程度对再结晶的组织有显著影响。     

铸态镁合金AZ91D热压缩微观组织演变本构模型

在变形温度280~400℃、应变速率0.001~1 s~(-1)、最大变形量50%的条件下,采用等温压缩实验研究了铸态镁合金AZ91D塑性变形和微观组织演变行为。结果表明:AZ91D热压缩变形中发生了不同程度的动态再结晶,提高变形温度和降低变形速率有利于促进动态再结晶晶粒的形核和长大,动态再结晶体积分数随真应变增大呈现慢-快-慢的增长规律。在对实验数据回归分析的基础上,建立了AZ91D动态再结晶临界条件、动力学方程和晶粒尺寸预测模型,并通过定量金相实验结果验证了该模型的合理性。     

铸态AZ61镁合金热压缩变形组织变化

利用Gleeble-1500对铸态AZ61镁合金在变形温度200~500℃,应变速率0.001~1s-1的条件下进行压缩变形;利用显微结构分析和硬度测试等研究不同变形条件下AZ61镁合金的组织和性能,引用Z值(Zener-Hollomon系数)研究温度和应变速率对AZ61镁合金组织的影响,建立再结晶晶粒尺寸与Z值之间的关系。结果表明:铸态AZ61镁合金在热变形时表现出动态再结晶特征,随温度上升,再结晶容易发生且峰值应力降低,再结晶晶粒尺寸随温度升高而增大;随应变速率上升,峰值应力增大且峰值应力对应的应变量增大,再结晶晶粒尺寸减小;硬度大小的变化也与动态再结晶密切相关。     

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.     

Microstructure and texture evolution of the cold-rolled AZ91 magnesium alloy strip under electropulsing treatment

The effect of electropulsing treatment (EPT) on the microstructure and texture evolution of the cold-rolled AZ91 magnesium alloy strip was investigated using X-ray diffraction (XRD) and electron backscattered diffraction patterns (EBSD). The results indicated that EPT accelerated tremendously the recrystallization behaviour of the cold-rolled AZ91 magnesium alloy strip at a relatively low temperature within a short time of 7 s. It also suppressed precipitation of β-Mg₁₇Al₁₂ phase, compared with conventional heat treatment. The recrystallized grains favourably weakened the intensity of the basal texture. A mechanism for rapid recrystallization process during EPT was proposed based on the enhancement of nucleation rate and atomic diffusion resulting from the coupling of the themal and athermal effects.     

Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的显微组织、织构、力学性能

对Mg-Zn-Y-Nd-Zr合金的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,Nd元素的加入部分取代了W相（Mg₃Zn₃Y₂）中的Y元素,形成了新的第二相Mg₃Zn₃(Y, Nd)₂。热挤压后观察到由细小的等轴再结晶晶粒和粗大的细长未再结晶晶粒组成的典型双峰结构。Nd元素的加入促进了热挤压过程中的动态再结晶,随着Nd含量的增加,动态再结晶率增加,挤压态合金的整体织构强度减弱。Nd的加入细化了晶粒并改善了合金的力学性能。添加0.5%（质量分数）Nd时,挤压态合金表现出高强度和高塑性的良好结合：屈服强度为362 MPa,极限抗拉伸强度为404 MPa,延伸率为10.2%。时效处理后合金的抗拉伸强度进一步提高,峰值时效极限抗拉伸强度可达421 MPa。合金的高强度主要归功于超细再结晶晶粒和析出强化。     

Strengthening Mechanism and Microstructure of Deformable Ti Particles Reinforced AZ91 Composite

In this study, the deformable titanium (Ti) particles reinforced AZ91 composite was successfully prepared by powder metallurgy and subsequent extrusion. The mechanical properties and microstructural evolution of pure AZ91 and 5Ti/AZ91 composite were studied. The yield strength, ultimate tensile strength, and elongation of 5Ti/AZ91 composite are measured to be 212 MPa, 323 MPa, and 10.1%, respectively. Microstructure analysis revealed that Ti particles are elongated along the extrusion direction, forming a discontinuous strip Ti particles, fine precipitated Mg₁₇Al₁₂ phase inhibits dynamic recrystallization (DRX) behavior through Zener pinning effect and hinders the growth of matrix grains, resulting in refiner grains of 5Ti/AZ91 composite. Heterogeneous deformed Ti particles and magnesium (Mg) matrix to generate additional heterogeneous deformation-induced (HDI) strengthening. Heterogeneous deformation-induced strengthening mainly contributed to the increment of yield strength for 5Ti/AZ91 composite.     

Mechanical properties and microstructures of a wrought AZ91 alloy

Effects of hot plastic deformation on microstructures and tensile properties of AZ91 alloy were investigated. Compared with as-T4 microstructures, the as-extruded samples of AZ91 alloy with fine grains exhibit better strength and ductility due to dynamic recrystallization. The succeeded rotation forging also provides freer grains while the strength increases, but the elongation decreases. Simultaneously, wrought AZ91 alloy shows more balance properties than as-T4 condition ones. An interesting elongation of 228.5% is attained in the as-extruded AZ91 alloy in spite of the coarse grains with the size of 85 μm. The two-step method enhances the superplastic property of AZ91 alloy. The microstructure is still keeping the same scale of grains after superplastic testing.     

封闭锻造挤压镁合金同步提高强度和塑性（英文）

介绍一种用于AZ31镁合金的新型连续塑性工艺,即闭式锻造挤压。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射和拉伸和压缩试验研究合金微观结构的演变和强化机制。结果表明,该工艺可以促进动态再结晶,消除粗大的未动态再结晶晶粒区域,有效细化晶粒,并提高合金的强度、塑性和各向异性。晶粒细化主要归功于应力,促进再结晶的形核并细化组织。完全再结晶的超细晶组织同时提高了强度和塑性。经过60 s封闭锻造和连续挤压后,合金表现出较高的力学性能,其拉伸屈服强度、抗拉强度、抗压强度、伸长率和屈服不对称性分别为305 MPa、337 MPa、295 MPa、27%和0.97。     

Sb对镁合金组织和力学性能的影响

借助SEM、XRD等现代分析技术分析了Sb含量为0.4%时对镁合金组织和力学性能的影响,研究了Sb对镁合金的强化机理.结果表明,Sb可以细化AZ91D镁合金的组织、改善Mg17Al12相形态和分布,并生成新的强化相Mg3Sb2;Sb在稀土阻燃镁合金中,可以减少棒状Al11RE3相,并形成颗粒状CeSb相,使镁合金的抗拉强度提高.     

挤压温度对AZ91D合金组织性能的影响

为提高AZ91D镁合金的综合性能,对其进行热挤压变形。分别采用300、330、360、390、420℃五个挤压温度,挤压比为45,在6300kN快速成形油压机上进行正挤压,并对挤压试样进行拉伸测试和金相观察。结果表明,热挤压变形过程发生动态再结晶,晶粒细化并均匀化,有效提高了合金综合性能。并且随温度升高,抗拉强度和屈服强度都有升高趋势,但是自390℃之后,虽然再结晶彻底,但晶粒逐渐长大,所以屈服强度继续增大而抗拉强度降低。390℃下挤压,其抗拉强度可达390MPa,屈服强度达288MPa,伸长率达11%,为较好的工艺方案。     

镁铝轻质复合板多层挤压复合工艺

采用挤压工艺对AZ31镁合金板和6061铝合金板进行多层挤压复合,结合扫描电镜、能谱分析仪、金相显微镜、EBSD以及万能拉伸试验机等分析手段,研究了不同坯料层数对AZ31/6061复合板的微观组织及力学性能的影响。实验结果表明:复合板镁合金侧中存在大量的细小再结晶晶粒和少量变形组织,复合板铝合金侧的晶粒呈现典型的带状结构,且周围有大量细小再结晶晶粒生成;此外,复合板中Mg/Al界面具有良好的冶金结合,且有不同厚度的界面反应层生成,其中P1板的界面反应层以Mg_2Al_3为主,P2板靠近镁合金侧有Mg_(17)Al_(12)生成,靠近铝合金层有Mg_2Al_3生成。     

AZ91D镁合金屑的固相再生(英文)

利用固相再生技术回收利用AZ91D镁合金屑,具体工艺为先冷压再热挤。结果表明:制备的AZ91D镁合金具有较好的力学性能且晶粒明显细化。在热挤出过程中发生了动态再结晶,且动态再结晶组织受到热挤温度和应变速率的影响,在300-350 °C下基面滑移和孪晶协调变形导致动态再结晶晶粒产生,形成"项链"组织;在 350-400 °C下位错的交滑移控制动态再结晶形核;高于400 °C时位错攀移控制了整个动态再结晶过程,形成均匀的再结晶组织。随着应变速率增加AZ91D镁合金力学性能增大,改善了材料的力学性能,但应变速率过大,制备试样表面出现裂纹,影响材料的力学性能。     

Solid-state recycling of AZ91D magnesium alloy chips

A method for recycling AZ91D magnesium alloy chips by solid-state recycling was studied. The experiments were carried out adopting the cold-press pressure and hot extrusion. The results indicate that recycled specimens of AZ91D magnesium alloy present better mechanical properties and consist of fine grains due to dynamic recrystallization. The mechanisms of dynamic recrystallization depend on plastic deformation process and change with the deformation temperature. At 300-350 °C, the deformation mechanisms are associated with the operation of basal slip and twinning, and the “necklace” structures are formed. At 350-400 °C, the cross slip results in the formation of new grains and grain refinement. At above 400 °C, the dynamic recrystallization mechanisms are controlled by dislocation climb, and recrystallized grains are homogeneous. The tensile strength of recycled specimens increases with the increase of the strain rate. When the strain rate is overhigh, the cracks and fractures in the surface appear and affect the tensile strength of recycled specimens.