AZ31镁合金铸轧和常规CLN板拉伸变形的组织演变

采用Gleebe-1500D热模拟试验机对AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板进行了等温拉伸试验,变形温度为150～400℃,应变速率为3×10^-4～3×10^-1s^-1。研究了AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板在不同变形条件下的组织演变。结果表明,两种板低温变形后的组织主要包括被拉长和破碎的晶粒以及孪晶。随着变形温度的升高,AZ31镁合金开始发生动态再结晶。铸轧板高温低应变速率变形条件下晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板。再结晶晶粒尺寸和参数Z呈幂律关系。     

AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的变形组织及形变特征

在变形温度为150～400 ℃、应变速率为0.3～0.000 3 s~(-1)条件下,在Gleeble1500热模拟机上采用等温拉伸试验对AZ31镁合金铸轧和常规轧制板的高温塑性及组织演变进行研究.结果表明:两种AZ31镁合金板的峰值应力和峰值应变均随着变形温度的降低和应变速率的增加而逐渐增大.铸轧板的应变硬化指数和应变速率敏感系数均大于常规轧制板的.在高温低应变速率变形条件下,铸轧板的晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板的.低应变速率下拉伸变形后的动态再结晶晶粒尺寸随温度的升高逐渐增加;不同变形条件下铸轧板的晶粒尺寸均小于常规轧制板的;再结晶晶粒尺寸和Z参数呈幂律关系.     

AZ31镁合金异步铸轧板的显微组织

研究AZ31镁合金异步铸轧板坯沿厚度方向的显微组织分布。结果表明,板坯组织沿厚度方向具有较明显的不均匀性。在板坯的上表面附近存在较多的流线型变形带组织;在中心处观察不到变形带组织,枝晶臂较粗大;在板坯下表面附近枝晶组织较细密。板坯上表面附近的流线型变形带是由上、下铸轧辊表面线速度差产生的剪切应变而引起的。Al、Zn和Mn在枝晶晶界处发生偏聚,Si均匀分布在α-Mg固溶体内。     

镁合金AZ31轧制板材的单向拉伸行为

通过单向拉伸试验研究了AZ31镁合金轧制板在不同温度和应变速率下的力学性能。根据镁合金在50℃~400℃范围内的单向拉伸曲线分析结果,找出AZ31镁合金的抗拉强度、伸长率随变形温度、变形速度的变化规律。结果表明:AZ31镁合金轧制板的塑性随着应变速率的降低有明显提高;温度的升高可明显改善轧制板的塑性;当应变速率为1.5×10-2s-1、温度为400℃时,伸长率达到123.9%。     

AZ31B镁合金铸轧板材组织及力学性能研究

运用光学显微镜、扫描电镜及万能拉伸试验机等检测分析手段对AZ31B镁合金铸轧板材组织和力学性能进行了研究。结果表明,该合金由等轴枝晶和变形枝晶组成,共晶体组织主要由β-Mg17Al12和少量β-Mg17(AlZn)12相组成,晶内弥散分布着细小圆状Al8Mn5析出相。AZ31B镁合金铸轧板材在轧向(RD)和横向(TD)的抗拉强度分别达到250MPa和200 MPa,伸长率分别为5.5%和6.0%,断裂类型分别为脆性解理断裂和准解理断裂。     

挤压态AZ31镁合金拉伸变形织构分析

根据X射线衍射图谱绘制了晶面反极图,研究了拉伸变形对挤压态AZ31镁合金织构的影响.结果表明,挤压态AZ31镁合金具有明显的(0002)基面织构,且存在C轴与挤压方向呈16°～21°角分布的倾斜基面织构.拉伸变形使基面织构弱化,(1010)柱面沿C轴发生了45°角的转动.     

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。     

AZ31镁合金铸轧板材的热变形空洞演化行为

通过疲劳试验机/扫描电镜的原位观察、以及扫描电镜/图像分析软件的定量分析,研究AZ31镁合金铸轧板材热变形过程中的空洞演化行为.结果表明:镁合金板材热变形过程中,空洞首先在晶界尤其是在三叉交界处形核,随后不断长大和聚合,导致材料断裂;空洞的长大具有方向选择性,与拉伸轴方向垂直的空洞容易长大.空洞长大机制的理论模型计算与试验结果对照表明:孔径小于2 μm小空洞的圆度系数接近1,其主要长大机制为晶界扩散;孔径大于2 μm大空洞的圆度系数和取向角均比较分散,其主要长大机制是塑性变形.     

AZ31变形镁合金轧制工艺初探

研究了板坯加热温度、退火温度以及冷轧道次加工率对AZ31变形镁合金轧制能力的影响.结果表明,当加热温度为350℃,轧制速度为0.4m/s时,AZ31镁合金板材的热轧道次极限加工率可以达到34.62%(无裂纹)和59.23%(无表面裂纹);将热轧态板材分别在250℃～350℃温度,退火40min后,板材显微组织中晶粒大小均匀,维持在5μm～6μm水平;板材具有良好的综合力学性能,其抗拉强度为:230Pa～240MPa,屈服强度为:135MPa～175MPa,延伸率为:12%～15%.当采用350℃×40min退火后,板材在冷轧道次加工率为5%～10%时,总加工率可以达到40%以上.     

AZ31B镁合金板材纵波与平辊轧制宏观织构演变

为探究纵波轧制（LR）对AZ31B镁合金板材基面织构的影响,本文对AZ31B镁合金板材进行400℃/20min和450℃/20min热处理,振幅0.35mm,周期4mm的纵波波纹辊和平辊轧制。采用XRD对热处理及轧制后的板材进行宏观织构表征,运用极图及ODF对织构演变进行了分析,同时对金属在轧制变形区的变形行为进行了仿真分析。结果表明：板材热处理后,400℃下的（0002）极图中极密度最大值由11.21降到8.41,450℃降到7.08,450℃下热处理后的织构强度弱于400℃;LR后板材的基面织构显著弱化,大量晶粒向RD、TD方向发生了偏转,其中向RD方向最多偏转30°,向TD方向最多偏转40°,400℃下的（0002）峰值织构强度降到4.33,450℃下降到5.62,400℃下LR的织构弱化效果比450℃更明显;二道次轧制后的板材,450℃下的基面织构强度要弱于400℃。分析表明：LR使得晶粒的c轴取向由ND向TD、RD方向发生了偏转,这是由于LR过程中存在类似于异步轧制过程中的“搓轧区”,其中产生的剪切力使晶粒沿RD方向发生偏转,弯曲和挤压复合变形下金属流动和剪切促进晶粒TD取向。     

温度对AZ31镁合金轧制板材冲压性能的影响

通过在不同温度下单向拉伸实验,分别沿轧向、45°方向和横向对AZ31镁合金轧制板材的冲压性能进行了研究.结果表明:随着变形温度的升高,板材抗拉强度和屈服强度下降,断裂伸长率提高,应变硬化指数和塑性应变比降低.拉伸性能得到改善;温度高于200℃时,板材的冲压性能得到改善,其屈强比为0.876,应变硬化指数为0.158,塑性应变比为1.307.     

异步轧制AZ31镁合金板材在退火处理中的组织性能演变

研究了异步轧制AZ31镁合金板材经200～350 ℃退火30～120 min后的组织性能演化.在试验条件下,AZ31镁合金板材在200 ℃退火时,随保温时间的延长,组织的均匀程度和晶粒尺寸没有明显变化;在300 ℃退火30 min,基本完成再结晶过程,获得均匀细小的等轴晶,保温时间增加到60 min时,部分再结晶晶粒长大;在350 ℃退火30 min和60 min,均在完成再结晶的同时晶粒长大;300 ℃退火30 min后AZ31镁合金板材的综合性能较好,室温抗拉强度为315 MPa,伸长率为33.0%.     

AZ31镁合金轧态薄板化学镀Ni-P合金的工艺研究

为了改善AZ31镁合金轧态薄板的耐腐蚀性能,通过正交试验优化了化学镀Ni-P的配方及工艺,并对Ni-P镀层的形貌、镀层厚度、镀层中P元素的含量以及镀层在3．5％NaCI溶液中的极化曲线进行了测试和表征。结果表明,AZ31镁合金化学镀Ni—P的最优方案为：碱式碳酸镍10g／L,次亚磷酸钠25g/L,温度80％,pH值=8。所得的Ni—P镀层均匀,无明显缺陷,厚度约为18～23μm,P元素的质量分数为9．68％。试样经化学镀Ni—P后的自腐蚀电位大幅度提高,出现了约600mV的钝化区间,其耐蚀性能明显提高。     

AZ31镁合金薄板在热态下的成形极限图及其应用

采用板材热成形试验机BCS-50AR及网格应变自动测量系统GMASystem,获得了AZ31镁合金薄板在150～250℃温度范围内的成形极限图(FLD)。分别将实验获得的FLD及软件自带的Keeler’s方程作为利用DYNAFORM模拟时的破裂判据,模拟研究了AZ31镁合金筒形件在150～250℃温度范围内的拉深过程,并将模拟结果与AZ31镁合金的等温拉深实验结果进行了比较。结果表明:FLD作为DYNAFORM模拟时的破裂判据,能更好地预测AZ31镁合金薄板成形过程中的破裂问题。     

AZ31B镁合金板材超塑性变形与断裂机理研究

研究了工业态热轧AZ31B镁合金板材的超塑性及其变形机制,在应变温度为723K,应变速率为1×10-3s-1的试验条件下,其最大断裂伸长率达到216%,应变速率敏感性指数达0.36。研究结果表明:晶界滑动(GBS)是工业态热轧AZ31B镁合金超塑性的主要变形机制,变形初期有动态再结晶发生,断裂是由晶界处形成的空洞不断长大、连接而引起的。     

AZ31镁合金热轧变形的动态再结晶机制

在轧制温度603~703 K、轧制压下量20%~40%、应变速率4~16 s-1下对AZ31镁合金进行轧制变形,研究轧制压下量、应变速率和变形温度对AZ31镁合金变形组织的影响,分析了镁合金的动态再结晶机制。结果表明：应变速率和变形温度不仅影响动态再结晶进行的程度,而且能够改变再结晶的方式或形核机制。当轧制应变速率= 13.9 s-1,变形温度T=603 K时,再结晶方式为孪生动态再结晶;变形温度升高到703 K时,沿晶界有链状新晶粒出现。当变形温度T= 673 K,应变速率= 11.35 s-1时,再结晶方式以孪生动态再结晶为主;应变速率降低到= 4 s-1时,再结晶方式以旋转动态再结晶为主。     

异步轧制对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对不同轧制温度、道次压下量以及轧制路径等工艺条件下所制备的AZ31镁合金板材的组织和性能进行了研究。结果表明,当温度由623K升到723K时,晶粒发生长大,孪晶消失,板材的抗拉强度由275MPa降到250MPa,伸长率则由14.5%增加到18%;当道次压下量从5%增加到20%时,晶粒逐渐得到细化,板材的抗拉强度由道次压下量为5%时的265MPa增加到20%时的300MPa,伸长率则由18%降到15%;轧制路径的改变,使不同板材中孪晶的数量产生改变,路径A中的孪晶较多,伸长率较低,强度较高,路径D中的孪晶较少,伸长率较高,强度较低。     

异步轧制对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对不同轧制温度、道次压下量以及轧制路径等工艺条件下所制备的AZ31镁合金板材的组织和性能进行了研究。结果表明．当温度由623K升到723K时，晶粒发生长大，孪晶消失，板材的抗拉强度由275MPa降到250MPa，伸长率则由14．5％增加到18％；当道次压下量从5％增加到20％时，晶粒逐渐得到细化，板材的抗拉强度由道次压下量为5％时的265MPa增加到20％时的300MPa，伸长率则由18％降到15％；轧制路径的改变，使不同板材中孪晶的数量产生改变，路径A中的孪晶较多，伸长率较低，强度较高，路径D中的孪晶较少，伸长率较高．强度较低。     

AZ31镁合金板材纵波轧制形变规律及边部损伤分析

纵波轧制+平辊轧制(LFR)是一种减轻镁合金轧制边裂的新型轧制工艺,通过一道次纵波轧制+二道次平轧,可有效减少镁合金板材边裂。为了进一步明晰LFR变形规律,本文通过对比AZ31镁合金板材纵波轧制+平轧(LFR)及平轧+平轧(FFR)热-力耦合有限元虚拟轧制对比和物理实验,分析了纵波轧制变形区金属变形规律及其对板材边部损伤的影响。结果表明：纵波轧制形成了异形搓轧区,板材各部位受到较大的三向剪切作用;急速金属流动产生的塑性变形热避免了板材边部温降,有利于提升塑性;剪切及温度影响促使LFR板材形成混晶组织,降低了波谷部位损伤,进而有效抑制了镁合金板材边裂的产生及发展。