机械研磨工艺对 AZ91D 镁合金显微结构的影响

目的研究不同机械研磨处理条件对AZ91D镁合金表面晶粒细化行为与机制的影响。方法采用不同直径的弹丸对密排六方结构的AZ91D镁合金进行不同时间的表面机械研磨处理,对处理试样的表面显微结构进行对比和表征,分析晶粒细化机制。结果通过表面机械研磨处理可以实现AZ91D镁合金的表层晶粒细化。在一定范围内,弹丸直径越大,处理时间越长,表层晶粒细化就越明显,晶粒尺寸可细化至约24 nm。结论 AZ91D镁合金表面机械研磨处理晶粒细化是孪生和位错滑移的综合结果。选择弹丸直径16 mm,处理时间180 min的工艺参数,AZ91D镁合金表面机械研磨处理的效果最好。     

机械研磨处理 AZ91 D 镁合金表面晶粒细化研究

目的研究AZ91D镁合金表面经机械研磨处理的晶粒细化行为与机制。方法通过表面机械研磨处理方法对密排六方结构的AZ91D镁合金进行表面强变形处理,并对表面变形层的微观结构进行表征。结果经过60 min的机械研磨处理后,样品表层形成了厚约80μm的变形层,变形层组织呈梯度分布。随着距表面距离的增加,晶粒逐渐变大,表层晶粒尺寸达到20 nm。结论通过机械研磨处理,AZ91D镁合金表面晶粒可以得到明显细化,达到纳米级,晶粒细化机制是孪生和位错滑移的综合作用。     

表面纳米化镁合金的微波诱导渗铝行为

采用真空高温微波炉对表面自身纳米化处理前后的Mg-Gd系稀土变形镁合金试样进行了粉末包覆扩散合金化试验。通过光学显微镜和高分辨透射电镜研究了由表层沿厚度方向不同变形层区的微观结构特点及微观组织细化特征,并通过X射线衍射仪对不同条件下微波处理的合金化层的物相进行了分析。结果表明,塑性变形层的微观组织和结构呈梯度分布,在试样表层形成了尺寸为10~20nm晶界清晰的纳米晶粒;微波诱导显著降低了扩散合金化温度,具有纳米化表层的镁合金在320℃实现了Al元素合金化;高体积分数的晶界和严重的畸变,促进了扩散合金化进程,且在相同试验条件下,纳米化处理的合金化层厚度达到未经纳米化处理的2~3倍。     

Aluminum Electroplating on AZ31 Magnesium Alloy with Acetic Anhydride Pretreatment

Magnesium (Mg) alloys for metal electroplating require a surface pretreatment, i.e., the removal of the spontaneously oxidized surface layer (MgO, Mg(OH)₂, and MgCO₃). However, the use of highly toxic and/or corrosive acids in conventional pretreatment processes has become an issue. In this study, a facile and less toxic pretreatment is demonstrated and applied in aluminum (Al) electroplating. The immersion of the AZ31 Mg alloy into acetic anhydride (Ac₂O) removed the spontaneously oxidized surface layer and formed a thin but stable magnesium acetate (Mg(OAc)₂) layer that protects the metal substrate from further oxidation. The Al electroplating bath is a concentrated diglyme (G2)-AlCl₃ organic solution that can readily dissolve Mg(OAc)₂ to enable direct plating onto a metal substrate. The as-deposited Al layer has a compact and crack-free morphology that improves the corrosion resistance and hardness (2.7 GPa). Owing to the lack of an interfacial oxidized layer, heat treatment led to the successful diffusion of Mg and Al atoms, which increased the hardness to 4.4 GPa. The Ac₂O pretreatment of Mg alloys enables the successful Al electroplating and subsequent heat treatment.     

表面热扩散渗铝锌处理对AZ91D镁合金性能和组织的影响

为了改善镁合金的表面性能,通过对AZ91D镁合金进行表面热扩散渗铝锌混合粉末热处理,得到了AZ91D镁合金表面渗膜层.对AZ91D镁合金表面热处理后得到的渗膜层表面、断面形貌、结构组成、耐腐蚀性能、显微硬度等进行了探讨及试验研究,结果表明:在470℃、6h空冷条件下进行表面热扩散渗铝锌,获得的表面渗膜层比较均匀细致.渗膜层增强了镁合金基体耐腐蚀性能,显著提高了镁合金基体的防护性能,AZ91D镁合金热处理后具有较高的表面显微硬度,扩大了镁合金的使用范围.     

热处理对挤压态AZ61合金力学性能的影响

对未均匀化处理的AZ61合金进行了热挤压及不同制度的热处理,采用拉伸试验、硬度及电阻率测试、显微组织观察等方法研究了退火及时效热处理对挤压态AZ61合金力学性能的影响。结果表明:低温退火未使合金的抗拉强度下降,而高温退火使合金的抗拉强度明显降低;退火后的时效由于有少量第二相析出,能显著提高合金的屈强比,同时降低了塑性。此外,热挤压后的直接时效对合金的力学性能几乎没有影响。     

AZ31镁合金表面强流脉冲电子束铝合金化研究

利用强流脉冲电子束对AZ31镁合金表面进行快速铝合金化,分析了表面合金化层的显微结构,测量了铝合金化前后,AZ31镁合金的腐蚀性能与耐磨性能.结果表明,经电子束轰击后表层出现了典型的熔坑形貌;耐磨性能测试表明,加速电压为27 kV,脉冲5次的试样比原始试样的相对耐磨性提高6倍,同时合金化也提高了在5%的NaCl溶液中的耐腐蚀性能.     

表面纳米化工艺对半固态成形AZ91D镁合金显微组织的影响

通过表面机械研磨处理在半固态成形AZ91D镁合金表面制备出纳米结构层;利用OM、XRD研究沿厚度方向变化的组织结构特征及变形层厚度与所用实验工艺参数的变化关系。结果表明:试样剧烈塑性变形层厚度随喷丸时间的延长呈先增大后趋于稳定的趋势;剧烈塑性变形层厚度随喷丸距离的增大呈先增后减的趋势,弹丸体积分数与直径也有类似的规律。得出在实验所用的工艺参数中,最佳的工艺参数是喷丸距离13 mm,喷丸时间120 m in,弹丸体积分数100%,弹丸直径Φ8 mm,此条件下表层晶粒尺寸为20 nm左右,剧烈变形层厚度可达到53μm。     

激光重熔处理对AZ31镁合金表面特性的影响

使用Nd-YAG激光器对AZ31镁合金板材表面进行了激光重熔处理,分析了激光重熔处理对其表面特性的影响.在激光扫描时,试样表面发生了快速熔凝,处理层可分为重熔区、热影响区两部分.重熔区的晶粒得到明显细化,硬度比基体提高5%.腐蚀试验表明,AZ31镁合金在激光重熔处理后,在3.5%的NaCl溶液中的耐蚀性得到明显改善.重熔区晶粒细化和Al元素富集是激光重熔表面处理提高其耐蚀性的主要因素.     

稀土Y对AZ31镁合金金相组织和力学性能酌影响

研究了稀土元素Y对AZ31镁合金金相组织和力学性能的影响。结果表明：当稀土添加量为0．6％～0．9％时，仅（Mg）基体晶粒变细，并且加入量为0．9％时得到更细化的组织，13相（Mg17Al12）在晶界由连续网状变为断续弥散状分布，由于α（Mg）基体晶粒的细化和p柏形貌的改善，合金的力学性能有提高；当稀土添加量为1．2％时，α（Mg）基体晶粒显著粗化，β相（Mg17Al12）内部出现针状和圆盘状的第二相，力学性能下降。     

直流电沉积法制备纳米晶体镍镀层及其热稳定性的研究

利用直流电沉积技术,系统分析电流密度和镀液糖精浓度对纳米晶体镍性能的影响。电流密度在0.5-1.5 A/dm2 范围内时,可调节糖精浓度制备出415-603Hv的显微硬度宽分布的纳米晶镀层。小电流密度0.5 A/dm2 时,随糖精浓度增大,镀层(200) 面衍射强度增强,结构由(111), (200)双织构向(200)面转变,且镀层内应力值降低,增大到1.2g/L时,内应力降为0MPa。镀层晶粒尺寸为28~98nm时,直到600℃晶粒才开始长大,结构稳定性较好;晶粒尺寸为10nm时,晶粒在317℃异常长大,其结构稳定性显著下降。     

Nd对AZ31镁合金微观组织与力学性能的影响

研究了Nd对AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:Nd在AZ31合金中的吸收率达95%,Nd加入AZ31合金中形成了Al2Nd和Mg12Nd金属间化合物,Nd使合金的平均晶粒尺寸减小,力学性能提高.含Nd的AZ31合金铸态抗拉强度、屈服强度和伸长率值分别为245 Mpa、171 Mpa和9%.     

Wear behaviour of AZ91D magnesium alloy with a nanocrystalline surface layer

The tribological behaviour of nanocrystalline surface layer with an average grain size of 30 ± 5 nm generated by surface mechanical attrition treatment on AZ91D Mg alloy samples has been investigated under dry sliding conditions. Compared with the alloy without SMAT, nano-grained surface layer showed lower friction coefficient. An improved wear resistance of the NC layer was found at the load ranges from 3 N to 9 N due to the grain refinement strengthening effect. Examination of the worn surface and the wear debris indicated that the wear mechanism of NC layer is similar to that of the coarse-grained alloy. Cooperative effects of cutting, plowing and oxidation govern the tribological behaviour of nanocrystalline AZ91D Mg alloys.     

AZ31镁合金表面磷化工艺研究

研究了AZ31镁合金表面的磷化处理工艺,分析了磷化时间和封孔处理对镁合金表面磷化膜耐腐蚀性能的影响,并利用金相显微表面分析、腐蚀电位及极化曲线测量、腐蚀失重试验等方法评价了磷化膜的耐腐蚀性能.研究结果表明,磷化处理可以显著改善AZ31镁合金的耐腐蚀性能,并且随着磷化时间的增加,镁合金表面磷化膜的耐腐蚀性能不断得到提高;封孔处理可以有效地封闭镁合金表面磷化膜中残留的腐蚀活性通道,进一步提高镁合金表面磷化膜的耐腐蚀性能.     

同步和异步轧制AZ31镁合金板材的织构及力学性能

采用同步轧制(NR)和异步轧制(AR)工艺对AZ31镁合金挤压板材进行了轧制,研究了轧制过程中组织和织构的演化,以及总压下量和异步比对轧材组织、织构和力学性能的影响。结果表明,在压下量为3%～15%的范围内,同步轧制与异步轧制板材在晶粒尺寸以及均匀性上有相似的变化趋势。轧制过程中,在变形初期,随压下量的增加,孪晶数量不断增加,孪晶使同步轧制与异步轧制板材中晶粒取向都发生偏转,即C轴趋向于垂直于法向(ND),从而使初始挤压板材的丝织构强度减弱;而当压下量达到24%时,孪晶大量减少或消失。在压下量为3%～24%的范围内,同步轧制对板材力学性能的影响并不明显,峰值应变呈交替变化;异步轧制板材在压下量达到24%左右时,表现出了良好的塑性变形能力,抗拉强度达到309MPa,峰值应变达到0.163。     

应变路径变化对AZ31镁合金力学行为的影响

以挤压态AZ31镁合金棒材为原材料,在室温下沿着∥ED和⊥ED的方向进行预变形实验,模拟二辊皮尔格冷轧过程中减壁段横截面瞬时变形应力状态,接着对预变形试样取样进行二次压缩,利用电子背散射衍射（EBSD）对2次变形之后的微观结构进行表征。研究了应变路径变化情况下组织和织构对力学行为的影响。结果表明,预变形使AZ31镁合金的屈服强度提高,其主要原因是预变形产生的拉伸孪晶导致晶粒细化和位错密度增加。并且孪晶的出现会改变晶粒的取向,基面织构弱化（或孪生织构增强）在改善AZ31镁合金力学性能方面可能起到更重要的作用。∥ED-3%和⊥ED-3%试样的屈服强度分别提高了66.7%和6.6%。     

42CrMo钢表面纳米化对离子渗氮的影响

用表面机械研磨处理(SMAT)对42CrMo钢进行表面纳米化处理.对SMAT处理前后的样品进行离子氮化处理.通过扫描电镜、金相显微镜、X射线衍射和显微硬度计对渗氮处理后样品的结构和性能进行了表征.结果表明:在相同的氮化条件下,特别在低温下,经SMAT处理后的42CrMo钢可以得到化合物层更厚、硬度更高的氮化层.     

挤压态AZ31B镁合金的超塑性研究

将铸态镁合金AZ31B在300℃以1∶6的挤压比进行挤压,在310-460℃温度范围内,以1×10^-1-1×10^-4s^-1初始应变速率,对挤压后试样作单向拉伸试验,研究AZ31B镁合金的超塑性流变行为。扫描电镜对拉伸后的试样断口进行分析。试验表明,经过热挤压可以改善镁合金的拉伸力学性能,在415℃、应变速率为1×10^-4s^-4时挤压态镁合金具有良好的超塑性,伸长率达到了380%;断口分析表明,AZ31B的超塑变形的主要机制为晶界滑移。     

表面机械研磨处理纯铜的宏细-观耦合数值研究

发展一种耦合宏-细观的数值模拟方法,多尺度研究表面机械研磨处理（SMAT）纯铜的动态晶粒细化行为及残余应力状态。首先建立SMAT宏观有限元模型,计算SMAT细化的晶粒尺寸;然后根据平均晶粒尺寸建立细观多晶体模型,并将SMAT宏观有限元模型计算的滑移阻力导入到晶体塑性本构模型,同时将宏观模型输出的应变场转换成多晶体模型的位移边界条件;最后进行当前材料硬化状态下的晶体塑性有限元计算,进而分析宏观模型中一个材料点处细观组织结构的应力状态和晶粒取向分布。结果表明,在SMAT过程中,随着多弹丸不定向冲击次数的增加,纯铜表层细化的晶粒尺寸逐渐减小,表面宏、细观残余压应力逐渐增大,但晶粒取向分布的不均匀度呈现出先增大后减小的趋势。     

Hot Deformation Stability of Extruded AZ61 Magnesium Alloy Using Different Instability Criteria

The hot deformation stability of extruded AZ61 magnesium alloy was investigated by means of hot compression tests at the temperature range of 250-400 ℃ and strain rate range of 0.001-1 s~(-1).The 3D instability maps considering the effect of strain were developed to delineate the regions of unstable flow on the basis of Jonas' s,Semiatin's,Prasad's,Murty's,Gegel's and Alexander's criteria.Since non-uniform deformation occurs due to the initial microstructure inhomogeneity,the friction,etc.,finite element simulations were performed to determine the position of the specimens which can mostly represent the preset deformation parameter.Detailed microstructural investigation on such position was carried out to examine the validity of the instability maps,and the results indicate that for extruded AZ61 magnesium alloy:(1) Jonas' s and Semiatin's criteria conservatively predict the instability regions;(2) Gegel's and Alexander's criteria inadequately predict the instability regions;(3) Prasad's and Murty's criteria provide more effective predictions of the instability regions than Jonas' s,Semiatin's,Gegel's and Alexander's criteria.