AZ31镁合金轧制变形后组织性能研究

本文研究了不同轧制变形量和轧制速度对AZ31镁合金板材微观组织和力学性能的影响。轧制变形可显著细化AZ31镁合金板材的晶粒尺寸并提高其综合力学性能。当轧制速度为5m/min,轧制变形量为50%时,板材平均晶粒尺寸最细可达到9μm,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高到280MPa、180MPa和30%以上,同时探讨了AZ31镁合金屈服强度与晶粒大小之间的关系。在大量AZ31镁合金轧制相关文献和本文一系列实验研究的基础上,对比分析了不同轧制工艺对AZ31镁合金综合力学性能的影响。研究表明,本文所采用轧制工艺可显著提高AZ31镁合金板材的综合力学性能,同时降低板材轧向和横向的各向异性。     

不同轧制工艺参数条件下AZ31镁合金孪晶和织构的演变规律及其对力学性能的影响（英文）

为了考察轧制工艺参数对板材显微组织和力学性能的影响,通过不同温度和轧制变形量的热轧工艺得到具有不同晶粒尺寸、基面织构强度和孪晶类型的AZ31镁合金轧制板材。拉伸孪晶、压缩孪晶和双孪晶的体积分数与AZ31镁合金轧制板材的晶粒尺寸有关。当轧制温度为523 K、轧制变形量为10%时轧制得到的板材,三种类型孪晶的体积分数最高,此时晶粒尺寸最大。在轧制温度分别为523和473 K时,板材发生完全动态再结晶的临界变形量分别为30%和40%。拉伸实验结果表明:随着轧制变形量的增加,在第一阶段,轧制后板材屈服强度的提高主要依赖于晶粒细化强化和织构强化;当晶粒尺寸随变形量的增加不再发生明显的细化时,板材的屈服强度主要受织构弱化的影响。     

织构和晶粒尺寸对AZ31镁合金薄板成形性能的影响

采用不同的轧制工艺,制备4种晶粒尺寸为7~18μm和不同强度基面织构的AZ31镁合金板材,通过单向拉伸试验和室温Erichsen试验,探讨晶粒尺寸与织构对镁合金板材室温成形性能的影响。结果表明:晶粒细化虽然增强了板材的力学性能,但不利于提高板材的胀形性能;基面织构的减弱使板材沿厚度方向变形能力增强,具有较好的胀形性能,但另一方面使板材的屈服强度降低。     

不同轧制工艺对AZ31镁合金薄板室温成形性能的影响

采用常规轧制(NR)、异步轧制(DSR)和交叉轧制(CR)3种不同工艺来获得AZ31镁合金板材并进行室温成形性能的研究。结果表明:AZ31镁合金板材的综合力学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。异步轧制明显降低板材基面织构强度,使板材室温冲压性能得到提高。交叉轧制使晶粒显著细化,基面织构增强,提高了板材的力学性能,却降低其冲压成形性能;同时交叉轧制可以减弱板材各向异性。研究结果为改善镁合金室温塑性与成形性能提供了理论依据和新思路。     

AZ31镁合金挤压板材的显微组织与力学性能研究

为了获得高性能镁合金板材,采用正向热挤压将铸态AZ31镁合金坯料挤压成2 mm厚的板材,研究了其显微组织演变及力学性能等。结果表明:铸态AZ31镁合金坯料挤压成板材后可以获得均匀细小的再结晶晶粒组织,其力学性能(屈服强度、抗拉强度、伸长率)大幅度提升。铸态AZ31镁合金坯料在400、450℃挤压成板材后,平均晶粒尺寸可由390μm分别细化至3.9、5.6μm。挤压后的AZ31镁合金板材展现出典型的(0001)基面织构,大部分晶粒的c轴垂直于板材表面。铸态AZ31镁合金的力学性能较差,而AZ31镁合金挤压板材在三个拉伸方向上均展现出优越的力学性能。随挤压温度的升高,AZ31镁合金挤压板材晶粒长大且显微组织不均匀,综合力学性能也有所下降。     

异步轧制AZ31镁合金板材室温冲压性能研究

文章主要对异步轧制AZ31镁合金板材室温冲压性能进行了研究,以探讨提高镁合金板材冲压性能的途径。结果表明,异步轧制有利于板材的晶粒细化,其晶粒尺寸约为7.6μm,明显小于普通轧制板材的12.5μm;而由于异步轧制过程中剪切变形的作用,异步轧制使板材的(0002)基面晶粒取向减弱;与普通轧制相比,异步轧制板材的应变硬化能力增加,屈服强度降低,制耳参数减小,但塑性应变比也降低,这可归因于异步轧制所导致的晶粒细化和晶粒取向的改变。     

退火温度对大变形热轧AZ31镁合金板材力学性能的影响

采用热挤压态AZ31变形镁合金板坯,研究了退火温度对大变形热轧AZ31变形镁合金板材力学性能的影响.结果表明:随着退火温度的升高,变形镁合金板材的抗拉强度和屈服强度减小,伸长率呈线性增加趋势,硬度和杯突值均降低.变形镁合金板材的力学性能与其晶粒尺寸和组织均匀性密切相关.     

等通道角轧制对汽车车身用轻质镁合金板微观组织与力学性能的影响

采用等通道角轧制工艺(ECAR)对AZ31镁合金板进行轧制变形,结合光学显微镜、EBSD、杯突实验机和拉伸实验机等检测方法,研究了不同ECAR工艺对镁合金板微观组织及力学性能的影响。实验结果表明,AZ31镁合金板经ECAR工艺处理后,板材的平均晶粒尺寸出现下降,且板材的基面织构出现了明显地降低,由母材的8.187降低为4.537。此外,镁合金板材的综合性能得到显著提高,板材的杯突值由母材的2.72 mm增加到4.22 mm,n值由母材的0.27增加到0.46,抗拉强度由母材的275 MPa增加到294 MPa。综上所述,等通道角轧制工艺可以有效细化镁合金板材的微观组织,提高镁合金板材的综合力学性能。     

轧制工艺对汽车用镁合金板材组织和性能的影响

对AZ31镁合金铸轧板材进行了不同初轧温度的多道次不同路径轧制试验。通过显微组织观察、室温拉伸试验研究了不同初轧温度和轧制路径对AZ31镁合金板材的组织和性能的影响。结果表明:在300~450℃,随着初轧温度的升高,AZ31镁合金板材试样平均晶粒尺寸逐渐增大,初轧温度达到450℃时,晶粒发生明显长大。相同初轧温度下,轧制方向交替变化轧制的AZ31镁合金板材试样比单向轧制试样晶粒更为细小。随着初轧温度的升高,试样的抗拉强度和屈服强度逐渐降低,伸长率先降低后升高。采用轧制方向交替变化轧制的AZ31镁合金板材具有更优的力学性能。     

控制初始织构提高AZ31镁合金板材冷轧单道次变形量（英文）

利用多道次降温热轧工艺得到的AZ31镁合金板材用于后续的一道次冷轧实验,单道次冷轧极限提高到41%。在多道次降温热轧工艺中,采用大的道次变形量进行轧制得到的终轧板材的织构强度较弱,得到的织构强度仅为一般AZ31轧制板材的1/3~1/2。研究表明,即使得到的板材的晶粒尺寸较为粗大,但是弱的织构仍有利于冷轧成形性的提高。对AZ31镁合金板材织构形成的变形机理进行了详细分析。     

AZ31镁合金板材双向循环弯曲的孪晶组织及织构

采用等温双向循环弯曲工艺(bidirectional cyclic bending technology,BCBT)改善了AZ31镁合金板材的微观组织、织构和力学性能。循环弯曲变形能够产生压缩变形与拉伸变形的交替变化,使镁合金材料发生压缩变形→孪晶组织形成→发生动态再结晶→孪晶消失→晶粒细化的组织演变过程,形成分布均匀的细小的晶粒组织,改善了镁合金材料性能。AZ31镁合金板材在变形温度为483 K时经过3个道次的等温双向循环弯曲变形后,基面织构得到明显弱化,织构强度由原始9.59降低到变形后3.54,平均晶粒尺寸为12.2μm。在变形温度443 K,经过1个道次变形后,AZ31镁合金板材的抗拉强度为325 MPa,屈服强度为225 MPa。与原始坯料力能参数相比,抗拉强度提高了19%,屈服强度提高了28%。当变形温度483 K循环变形3道次时,材料的伸长率为17.1%,比原始材料提高了42%。     

不同叠轧工艺对AZ31B镁合金超薄板材组织及轧制成形能力的影响

试验研究了不同叠轧工艺对AZ31B镁合金板材微观组织及轧制成形能力的影响。研究结果表明,采用厚板夹薄板的叠轧工艺可成功制备出厚度为0.05 mm的AZ31镁合金超薄板材,且表面质量良好,无边裂现象,平均晶粒尺寸约5μm。这种叠轧工艺可以有效细化合金板材组织,显著改善AZ31镁合金超薄板的轧制成形能力。     

轧制路径对AZ31镁合金薄板组织性能的影响

研究了异步轧制路径对AZ31镁合金板材的金相组织和性能的影响。结果表明,以每道次轧制方向旋转180°而板正法向不变的路径轧制时,板材的金相显微组织较好,晶粒细小（约为20μm）,孪晶少,伸长率达到26%,并且板材的屈服强度、应变硬化指数较高;而按每道次板材轧制方向和板正法向均旋转180°的路径轧制时,板材的塑性应变比值最大。这说明异步轧制路径对AZ31镁合金性能的影响是比较复杂的,应该综合考虑异步轧制工艺条件的影响,通过工艺优化提高异步轧制AZ31镁合金板材的冲压成形能力。     

AZ91D镁合金板材电脉冲轧制工艺研究

利用自主研发的电脉冲轧制设备,对AZ91D镁合金板材进行了电脉冲轧制实验,证明了AZ91D镁合金具有一定的可轧性,并获得了合适的工艺参数。对高能电脉冲和轧制力共同作用下AZ91板材变形量、力学性能及微观组织的变化机理进行了分析,并与常规轧制进行了比较。结果表明,由于电塑性效应的影响,与常规轧制相比,道次累计变形量达到了40%,显微组织变化明显,晶粒明显细化,晶粒和晶界明显拉长,抗拉强度等力学性能有显著提高。     

AZ31镁合金复合形变的微观组织及力学性能

分析了压痕—压平复合形变工艺特点及作用,定义了相关工艺参数,研制了AZ31镁合金板材压痕—压平复合形变模具装置,并进行了实验研究。分析了坯料温度、压下率等工艺参数对镁合金板材微观组织和力学性能的影响规律。结果表明:坯料温度为275℃时,压下率为29%,模具温度为150℃时,经过压痕—压平复合形变后,镁合金板材的微观组织和力学性能得到明显提高,其平均晶粒尺寸为7.84μm,屈服强度为212 MPa,抗拉强度为298 MPa,伸长率为17.2%,显微硬度为91.99 HV。复合形变后的镁合金性能与平棍轧制工艺相比,晶粒尺寸细化了23%,屈服强度提高了5%,抗拉强度提高了15%,伸长率提高了4%,显微硬度提高了12%。     

复合形变对AZ31镁合金微观组织及力学性能的影响

对AZ31镁合金板材进行复合形变工艺研究,对比了不同坯料温度、下压量和模具温度对镁合金板材微观组织和力学性能的影响。结果表明,坯料温度为275℃、下压量为29%,模具温度为150℃时,复合形变后镁合金板材拥有理想的微观组织和力学性能。此时镁合金板材平均晶粒尺寸为7.84μm,显微硬度(HV)为91.99,屈服强度为212 MPa,抗拉强度为298 MPa,伸长率为17.2%。     

不同轧制方式对AZ31B镁合金薄板组织性能的影响

试验研究了不同热轧方式(横轧、纵轧、交叉轧制)对AZ31B镁合金板材组织和力学性能的影响。结果表明,交叉轧制可使AZ31B镁合金板材组织的均匀性和晶粒细化效果显著提高,与横轧和纵轧后板材的平均晶粒尺寸10μm~20μm相比,交叉轧制后板材的平均晶粒尺寸仅为5μm~6μm,仅有少数的大于10μm。交叉轧制方式的镁合金板材抗拉强度大于其他两种轧制方式的,三者的伸长率几乎接近。经过交叉轧制的镁合金板材无明显各向异性,更有利于下一步的叠轧及冲压等塑性再加工。     

基于FEM的战地车用AZ31镁合金板材ICAE工艺研究

细化晶粒、提高金属综合性能是当前战地车用AZ31镁合金板材塑性成形工艺迫切需要研究的内容。提出了AZ31镁合金板材的减径通道转角(Ironing channel angular extrusion,ICAE)挤压成形工艺。采用数值模拟结合理论分析的方法,对ICAE工艺下200 mm×2 mm的AZ31镁合金板材微观组织演化规律进行了研究。结果表明:ICAE通过晶粒破碎和动态再结晶可以显著细化AZ31镁合金晶粒,板材平均晶粒尺寸可达15μm。     

脉冲电流轧制对AZ31镁合金微观组织与力学性能的影响

对比研究脉冲电流轧制工艺与温轧工艺对AZ31镁合金板材的力学性能、织构、微观组织与沉淀相等方面的影响。结果表明：脉冲电流具有促进冷轧AZ31镁合金低温再结晶能力的作用。脉冲电流轧制后的镁合金板材组织由细小的等轴再结晶粒与析出相构成,没有发现孪晶组织,并且完全再结晶,原始晶粒均被细小的再结晶晶粒取代,再结晶晶粒内的位错密度低。而温轧镁合金组织则由稍拉长变形孪晶、粗大的再结晶晶粒和析出相构成,再结晶的晶粒内位错密度高。两种轧制方式下的镁合金析出相均为Mg17Al12。脉冲电流轧制后镁合金的织构具有典型基面织构的特征,而脉冲电流轧制镁合金的织构则出现横向偏转;脉冲电流轧制后镁合金的屈服强度与伸长率均比温轧镁合金的大,但抗拉强度正好相反。     

深冷处理对变路径轧制镁合金组织与性能的影响

为了改善传统热轧AZ31镁合金板材的微观组织,提升其综合力学性能,本文采用二道次变路径轧制与深冷处理相结合的方法,研究了深冷处理对二道次不同路径轧制下AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：经深冷处理后,AZ31镁合金轧制板材晶粒平均尺寸显著细化至7.8μm,织构强度能够由16弱化至9.5,合金组织中有孪晶生成,少量的第二相在晶界处析出。此外,二道次同一路径轧制下的板材经过20 min深冷处理,塑性得到极大改善,断裂伸长率高达23.2%;与传统轧制工艺相比,二道次交叉路径轧制板材经20 min的深冷处理,其硬度、抗拉强度分别由68 HV和246 MPa提升至75.8 HV、268 MPa。