AZ31镁合金搅拌摩擦焊研究

成功实现了2.5 mm厚薄板镁合金AZ31的搅拌摩擦焊接。试验结果表明,接头外观优美,表面光滑,没有裂纹,背部搅拌熔合充分。微观组织、拉伸、弯曲和显微硬度试验显示镁合金的搅拌摩擦焊可以得到良好力学性能的接头(接头抗拉强度达母材强度的90％左右);显微组织特征显示接头有明显分区,焊缝中心生成等轴、微细的晶粒。     

搅拌摩擦加工对AM60B镁合金高温摩擦磨损性能的影响

在不同的旋转速度和进给速度下对AM60B镁合金进行搅拌摩擦加工(FSP),研究FSP对AM60B镁合金微观组织和硬度的影响;研究搅拌摩擦加工之后的AM60B镁合金在不同温度下的摩擦磨损性能,并分析其磨损机制。结构表征结果表明:FSP使AM60B镁合金搅拌区的晶粒细化,热机影响区的晶粒再结晶,热影响区的晶粒变长;随着旋转速度的升高晶粒尺寸增大。摩擦磨损试验结果表明:随着试验温度的升高,FSP处理试样的磨损率增大,摩擦因数增大;1 600 r/min、200 mm/min下的FSP处理试样,在25℃时的磨损率是母材的70%,200℃时的磨损率为母材的95%;25℃下,AM60B镁合金的磨损机制为磨粒磨损和轻微的剥层磨损,FSP处理试样的磨损机制主要是磨粒磨损,而100和200℃下,AM60B镁合金和FSP处理试样磨损机制均为严重的剥层磨损;200℃下,进给速度为200 mm/min,旋转速度为2 400 r/min时,试样表面磨损最严重,进给速度为300 mm/min,旋转速度为2 000 r/min时,试样表面磨损最轻,这可能是由于FSP引起了镁合金的硬度变化,从而影响了耐磨性的变化。     

试验次数对AZ91D镁合金微弧氧化的影响

在硅酸盐体系中,研究了试验次数对微弧氧化起弧电压和终止电压以及膜层微观结构和性能的影响,并初步探讨电解液老化的原因。研究表明,随着试验次数的增加,起弧电压、终止电压、膜层厚度、粗糙度、膜层的微观结构及其宏观质量的变化各不相同;电解液的老化与沉淀的出现有关。     

搅拌摩擦加工镁合金摩擦磨损性能研究

采用搅拌摩擦加工技术(Friction Stir Processing,简称FSP)对AZ31镁合金进行了表面改性,分别实验了加入纳米SiC粒子的FSP试样和没有加入粒子的FSP试样的摩擦磨损行为.研究结果表明:加入纳米SiC粒子的FSP试样的表面硬度明显高于没有加入粒子的FSP试样的表面硬度;由于纳米SiC粒子的加入,显著细化了镁合金基体的晶粒尺寸,与未加入粒子的FSP试样相比,加入纳米SiC粒子的FSP试样表现出更好的耐摩擦磨损性能.     

半固态AZ91D镁合金组织与性能研究

采用双螺杆机械搅拌法制浆技术与半固态流变压铸成形工艺相结合，直接在压铸机的压射室中成功地制备出优质半固态镁合金坯料，极大地节约了模具的开发费用。坯料的初生α-Mg相细小、圆整，且晶粒平均尺寸为40～60μm。电子探针分析结果表明：坯料微观组织中未见明显的溶质扩散层，在细小的网状共晶相中析出了大量的晶粒尺寸为5～10μm的二次α-Mg相；半固态流变压铸成形工艺在提高铸件致密度的同时，也提高了铸件的硬度，与液态压铸成形试样相比，其密度提高了0．33%，硬度提高了4．6％。     

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。     

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。     

压铸镁合金AZ91D摩擦磨损性能的研究

采用MM-200型磨损试验机，研究了干滑动摩擦条件下载荷和磨损时间对液态压铸成形镁合金AZ91D摩擦磨损性能的影响，借助扫描电镜探讨了材料的磨损机理。试验结果表明：当滑动速率为0．618m／s、载荷为20～250N时，液态压铸镁合金的磨损速率和摩擦因数均随着载荷的增大而增大，当载荷增大到250N之后，试样的磨损质量反而减小；随着磨损时间的增加，压铸镁合金的磨损质量损失呈线性比例增大，其摩擦因数在0．220～0．235范围内波动；T4和T6热处理对高载荷下镁合金材料的耐磨性能有一定的影响；随着载荷的增大，各种状态下镁合金材料的磨损机制均发生了由氧化磨损、剥层磨损、粘着磨损到熔化磨损的转变。     

搅拌摩擦处理对镁合金电弧增材修复层缺陷调控

镁合金电弧增材冷金属过渡焊(Cold metal transition, CMT)电弧增材过程中存在导热快、结晶不规则等问题,易在搭接处形成明显孔洞缺陷,且零件表面粗糙,研究修复层缺陷调控对镁合金增材制造修复的发展和实际应用具有重要意义。研究表明,镁合金CMT快速增材制造实现了多焊道的搭接,并获得细小的晶粒(约10.5μm),平均显微硬度达0.89 GPa,具备较高的力学性能;经过搅拌摩擦处理,不仅改善了表面质量,还消除了焊道搭接与基板的界面处孔洞,晶粒得到进一步细化(约9.7μm),降低材料服役过程中的断裂风险。重点验证了镁合金电弧熔覆与搅拌摩擦处理复合制造的可行性,为高性能镁合金增材制造方法提供了新的思路。     

AZ91D镁合金微动磨损特性研究

采用液压高精度材料试验机考察了平面一球面接触的AZ91D镁合金摩擦副的微动磨损行为，分析了位移幅值、法向载荷和频率等参数对摩擦因数和磨损体积的影响，考察了不同实验条件下的磨斑形貌，并探讨了其磨损机理。结果表明：AZ91D镁合金的微动区域可分为部分滑移区、混合区和滑移区3个区域，粘着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损分别是3个区域的主要磨损机制；磨损体积随着位移幅值和法向载荷的增加而增大，但却随着频率的增大而减小。在微动部分滑移区和混合区，摩擦因数随着位移增大迅速增加；在微动滑移区，摩擦因数随法向载荷的增大而减小，而位移幅值和频率对摩擦因数的影响较小。     

搅拌摩擦加工后Mg-Zn-Nd-Zr合金的动态应力-应变行为

选取Mg-Zn-Nd-Zr镁合金,制定三种工艺参数对它进行搅拌摩擦加工处理(FSP).利用Hopkinson压杆实验装置对FSP处理前后的Mg-Zn-Nd-Zr合金进行动态冲击实验,通过分析其动态应力-应变曲线的应变率特性,研究FSP加工前后该合金的动态力学性能的变化情况.结果表明:FSP加工使Mg-Zn-Nd-Zr合...     

FSP对Mg-Zn-Nd-Zr合金高温组织与性能的影响

选取Mg-Zn-Nd-Zr镁合金,制定三种工艺参数对它进行搅拌摩擦加工处理(FSP)。采用Olympus7.0金相显微镜观察合金FSP加工前后高温和室温的显微组织,并利用INSTRON5848 Micro Test实验机对FSP加工前后Mg-Zn-Nd-Zr合金的常温与170℃高温力学性能进行了测试。结果表明:FSP在很大程度上提高了Mg-Zn-Nd-Zr合金的室温力学性能,同时提高了该合金的热稳定性。     

热处理对含微量镧AZ91镁合金组织和性能的影响

用XRD、SEM、EDS和显微硬度仪等研究了固溶、时效处理对真空精炼的含0.164 8%(质量分数)镧AZ91镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:加入微量镧后的AZ91镁合金在410℃×24h空冷固溶+170℃×30h空冷时效后,第二类β相大量析出,且呈不连续层片状沿晶界两侧分布;时效态含镧AZ91镁合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和显微硬度分别比铸态不含镧AZ91合金的提高了41.84%,65.08%,35.65%和47.62%;其原因是微量镧改变了热处理中铝原子的扩散状态,有效控制了第一、二类β-Mg17Al12相析出时的形态与分布。     

锻造ZK60镁合金的搅拌摩擦焊工艺

采用搅拌摩擦焊焊接工艺对4 mm厚的锻造ZK60镁合金板进行了焊接试验,研究了搅拌头轴肩尺寸、旋转速度及焊接速度等对焊缝质量及接头抗拉强度的影响,并得到了较佳焊接工艺参数。结果表明:在其他条件一定时,焊接接头的抗拉强度随搅拌速度的增加而增大,随焊接速度的增加而先增大后减小;当搅拌头轴肩直径为15 mm、旋转速度为1 170 r.min-1,焊接速度为36 mm.min-1时,所得焊缝表面光滑,无裂纹、孔洞、疏松及未焊透等缺陷,接头的抗拉强度最大,为271.2 MPa,约为母材的85%。     

复合添加稀土钕和铒的AZ91D镁合金显微组织与拉伸性能

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和电子万能试验机等研究了复合添加稀土元素钕和铒的AZ91D镁合金显微组织和拉伸性能。结果表明:在AZ91D合金中复合添加稀土钕和铒,并经420℃×8h固溶处理和165℃×10h人工时效处理后,合金组织明显被细化,形成大量的颗粒状稀土化合物和沿晶界分布的析出相;当加入质量分数0.8%钕和0.4%铒时,合金晶粒尺寸最小,晶粒内弥散分布的析出相颗粒也最多,沿晶界处形成了连续网络状的析出相,此时合金的室温和高温抗拉强度都达到最高值,分别为238MPa和182MPa,比单独加入质量分数0.4%铒时分别提高了30%和21%。