气氛对AZ31B镁合金扩散连接接头性能的影响

针对AZ31B镁合金扩散连接中的气氛保护难题,利用VDW-15型扩散焊设备对厚度为1．0mm的AZ31B镁合金薄板进行了在不同连接气氛条件下的扩散连接。分析了不同气氛下试样的表面状态,对连接接头进行了剪切强度、显微硬度等力学性能测试,利用金相显微镜、扫描电镜对不同气氛下的扩散连接接头显微组织、断口形貌进行了分析,试验结果表明,在扩散连接过程中采用抽真空至4．0×10^-3Pa,再回充高纯氩气保护的方法得到了性能较好的接头,试样表面光洁,剪切强度为39．5MPa,断口分析表明其为脆性断裂。     

AZ31B镁合金TIG焊焊接接头的疲劳性能

对8 mm厚AZ31B镁合金板及其三种TIG焊焊接接头的静载拉伸性能和疲劳性能进行试验研究。试验结果表明AZ31B镁合金母材的静载抗拉强度为245.50 MPa,TIG焊对接接头、纵向角接接头和非承载十字接头的静载抗拉强度分别为193.55 MPa、229.89 MPa、227.39 MPa。脉动循环(r = 0)疲劳试验表明,在2×106循环次数下,AZ31B镁合金母材的疲劳强度为57.81 MPa,为其静载抗拉强度的23.5％。相同循环次数下,AZ31B镁合金TIG焊对接接头、纵向角接接头和非承载十字接头的疲劳强度为24.60 MPa、20.14 MPa、17.25 MPa,分别为母材疲劳强度的42.6 %、34.8 %和29.8 %。按照国际焊接学会的规范,发现镁合金焊接接头的疲劳级别FAT仅为相应铝合金接头疲劳级别FAT的一半。由此看来,疲劳性能是影响镁合金在承受动态载荷结构中应用的主要因素之一。     

AZ31B镁合金手机外壳拉深模具设计

以AZ31B镁合金手机外壳的拉深模具设计和实际生产为例,对AZ31B镁合金的拉深成形过程进行研究。实际生产表明,选取合适的模具结构和参数可以改善AZ31B镁合金板材的拉深成形性能;在拉深成形时,通过对坯料温度和模具温度等主要影响因素的控制,可有效地消除AZ31B镁合金在拉深过程中的拉裂缺陷。     

挤压态AZ61镁合金真空扩散焊接试验研究

采用再结晶退火的方式,细化挤压态AZ61镁合金晶粒,并将细化后的镁合金进行真空扩散焊接研究。剪切强度试验结果表明,在连接压力为10MPa和真空度为18Pa的条件下,扩散温度为470℃、保温时间为90min时可得到最大剪切强度51.95MPa。试验分析表明,扩散温度和保温时间是扩散焊接接头性能的主要影响因素。对扩散焊接头及其周围区域进行显微硬度测量发现,焊缝处的显微硬度最大,偏离焊缝沿母材方向的显微硬度逐渐减小。     

AZ31B镁合金正挤压成形工艺研究

研究了AZ31B镁合金正挤压工艺与模具的设计，试验结果表明AZ31B镁合金经400℃-16h均匀化退火后，在挤压温度为250℃～450℃、挤压比为20的工艺条件下，能挤出具有较高表面质量的制品，而且随着锭坯温度的增加，变形抗力峰值减少，较挤压前能获得比较致密的组织和良好的力学性能。     

AZ31B镁合金板热成形温度优化及合理温度下成形件的组织与性能

研究了温度对AZ31 B镁合金板显微组织与拉伸性能的影响,分析了不同温度热成形件的成形质量,确定了合理的热成形温度并研究了该温度下热成形件的显微组织与拉伸性能.结果表明:200℃热处理后AZ31B镁合金板能较好地保持细小等轴晶组织,随温度升高,晶粒明显粗化;随温度升高,合金的强度下降而塑性提高,200℃时即可具有良好的...     

AZ31B镁合金交流电阻点焊接头的力学性能及显微组织分析

采用交流电阻点焊焊接了AZ31B镁合金,研究了点焊接头力学性能的变化规律,分析了点焊接头的显微组织。结果表明:接头抗剪强度随焊接规范呈规律性变化,存在最佳值;表面状态对接头拉剪强度影响很大;接头熔核区显微组织为单一的等轴晶,在α-Mg固溶体的晶界网络处析出β-Mg_(17)Al_(12)离异共晶体;焊点中的裂纹为沿晶热裂纹,断口显现出韧窝沿晶界撕裂的特点。     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊焊接工艺研究

采用搅拌摩擦焊对AZ31B镁合金板材进行了焊接试验,研究了搅拌头旋转速度、焊接速度和搅拌头轴肩下压量对焊接接头成形质量的影响。结果表明,搅拌头转速过快或焊接速度过慢时,焊缝会出现局部过热甚至熔化现象;反之,当搅拌头转速不够或焊接速度过快时,材料不能充分流动,会形成隧道型缺陷或表面沟槽。当搅拌头轴肩下压量过小时,焊缝内部组织疏松或出现孔洞、隧道型缺陷,焊缝表面出现沟槽,甚至使焊缝金属液外溢;搅拌头轴肩下压量过大,会造成摩擦力及搅拌头前移阻力增大、焊缝凹陷及出现飞边。当搅拌头转速为1200～1500r／min、焊速为30～60mm／min,搅拌头轴肩下压量为1．5～2．0mm时,可得表面成形良好、内部无孔洞和隧道的焊缝。     

不同铣削参数对镁合金（AZ31B）表面质量的影响规律研究

进行了端面铣削加工对镁合金AZ21B表面特征的性能实验。在干式加工环境下,以刀具前角、线速度、最大切削厚度、切削深度为影响因子,以表面粗糙度作为分析表面完整性的指标,采用硬质合金刀具进行实验,实验结果表明：镁合金铣削加工中,随着切削深度、线速度、最大切削厚度的增加,工件的表面粗糙度也随之增加,其中切削深度小于6 mm、线速度小于1800 mm/s、最大切削厚度小于0.07 mm时,表面粗糙度值均为Ra1.0μm以下,可实现镁合金的高精度加工;同时刀具前角对镁合金加工至关重要,表面粗糙度随着刀具前角的增加呈现先增加、后降低的规律;当刀具前角在8°～16°区间内,表面粗糙度逐渐增加;当刀具前角为20°时,工件的表面质量相对较高,表面粗糙度为Ra0.5μm左右;结合整体试验的加工情况,特殊情况下刀具前角可以优先选择负角度加工。     

AZ31B镁合金低温切削的建模与仿真

表面完整性对机械部件的性能和寿命有很大的影响,而它本身则受加工技术的影响。为了减少实验成本和时间,数值模拟仿真的运用尤其是有限元法的应用和研究不断增强。在该项目中,在ABAQUS有限元软件环境下开发二维正交切削模型,利用材料的Johnson-Cook本构模型和破坏模型,使用专门设计的实验装置确定摩擦和热对流系数。此模型的应用不仅可以预测通过低温加工的AZ31B镁合金的热-力学场,还能够预测已加工表面的残余应力分布。该模型被用来研究加工的切削条件(包括刀具几何参数和冷却条件)对工件加工表面残余应力分布的影响。     

基于热点应力法的AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定

针对镁合金焊接结构的疲劳性能问题,用热点应力法对10 mm厚的AZ31B镁合金对接接头和纵向非承载十字接头的疲劳强度进行评定,并用国际焊接学会推荐的方法进行数据处理,做出热点应力S-N曲线并与名义应力S-N曲线进行对比.试验分析表明:试验所采用的两种焊接接头用名义应力法评定时疲劳数据分散性较大,相关系数为0.916,试验疲劳级别分别为FAT35和FAT25;用热点应力法评定时疲劳数据分散性明显减小,相关系数为0.957,比前者提高4.48%,两种焊接接头疲劳强度可以用一条S-N曲线表示,试验疲劳级别为FAT33;这两种评定方法的试验疲劳级别都高于按国际焊接学会推荐的m=3得到的疲劳级别,说明选取m=3进行结构设计具有较高的安全系数.     

AZ31B镁合金的数控热渐进成型工艺

采用正交试验方法,对交叉轧制AZ31B镁合金进行数控热渐进成型的工艺试验,考察了AZ31B镁合金板在不同温度和成型工艺参数下的热渐进变形规律。结果表明:最佳成型工艺条件为在250℃时采用0.1 mm的进给量和1 800 mm.min-1的进给速度,此时板材成型极限角可达61°;在热渐进成型工艺条件下板材的厚度变化仍遵循余弦法则。     

AZ31B镁合金板材旋压成形工艺研究

采用摩擦旋压成形工艺,研究了AZ31B挤压板材供应态试样在不预热的条件下直接进行旋压成形的可行性。结果表明,摩擦升温效应能迅速将坯料温度提高到200～450℃,从而提高镁合金板料的塑性变形能力,可旋压成形出最小直径为31.5mm、高度为9.22mm的镁合金碟形件。实验发现旋压成形的旋轮轴向进给量、旋轮运动轨迹、坯料旋转速度和润滑剂等对镁合金板材的旋压成形有较大的影响。当旋轮采用梳形运动轨迹、轴向进给量为0.22mm、坯料转速ω=900r/min时,采用MoS2钙基脂润滑,可获得较好的旋压成形效果。     

热处理对AZ31B镁合金搅拌摩擦焊焊接接头显微组织和显微硬度的影响

对AZ31B镁合金进行搅拌摩擦焊接及焊后热处理,研究了热处理前后焊接接头显微组织及显微硬度的变化规律。结果表明:随着退火温度的升高,AZ31B镁合金搅拌摩擦焊接接头前进侧和后退侧的分界线逐渐消失;在热处理过程中,由于焊核区所吸收的能量主要用于晶粒的长大,而热影响区和热机影响区结合区域在再结晶时消耗了较多的能量,导致了焊核区晶粒的长大速率大于热影响区和热机影响区结合区域的;当退火温度低于200℃时,热机影响区的显微硬度高于焊核区,并且前进侧热机影响区的显微硬度略高于后退侧的;当退火温度高于250℃后,热机影响区的显微硬度显著下降;随着退火温度的升高,热影响区的显微硬度略有下降。     

红外热像法预测镁合金的疲劳性能

对AZ31B镁合金板材在室温下的高周疲劳性能进行了研究,用红外成像仪测量了疲劳试验过程中合金表面的温度变化;根据疲劳试验过程中温度-应力关系及试样表面温度分布差异,确定疲劳断裂位置和疲劳极限。结果表明:根据合金表面温度变化可以预测疲劳断裂位置;以此法确定的AZ31B镁合金的疲劳极限为107.5MPa,与常规疲劳试验测得的疲劳极限吻合较好;加载初期镁合金升温到一定温度后又下降至室温左右,在断裂前温度快速升高。     

基于红外热成像的镁合金疲劳裂纹扩展的研究

采用红外热成像技术监测疲劳裂纹扩展过程中试件表面温度的变化情况,对AZ31B镁合金板材室温下的疲劳裂纹扩展特征进行研究。分析疲劳裂纹尖端温升值与裂纹长度的对应关系,试件表面温度分布差异与裂纹扩展趋势的关系,探索镁合金材料疲劳裂纹扩展的规律。试验结果表明,疲劳裂纹扩展过程中,镁合金表面温度变化经过一个升温、降温的过程,在稳定扩展阶段,温度变化不大,在快速扩展阶段,温度呈明显上升趋势。三组试件最高温升值分别为A试件10.89℃、B试件15.19℃、C试件12.37℃。裂纹尖端及其附近组织观察发现,裂纹尖端发生转向,裂纹总体为穿晶断裂,并伴随少量沿晶断裂,在裂纹附近区域有少量塑性变形。疲劳试件表面的最高温度区域与材料的疲劳损伤机制相关,该区域对应材料的应力集中区,是疲劳微裂纹形成与扩展的部位,温度变化与试件的最终断面相吻合。