AZ31B镁合金薄板挤压成形模拟分析

镁合金板材挤压工艺参数较难控制,挤压温度与挤压速度的合理匹配是挤压成功与否的关键.以宽度700 mm、厚度4 mm的AZ31B镁合金薄板为研究对象,基于Forge软件和Normalized Crockroft&Latham断裂准则对其挤压过程进行了模拟.结果表明,挤压初期,铸锭上、下部金属逐渐向心部流动,左、右两侧金属流动与挤压速度保持同向;中、后期,±45.方向金属发生分离,一部分与上、下部金属合流后继续向心部流动,另一部分与左、右侧金属合流后向薄板宽度方向扩展.随挤压行程增加,成形薄板加长,局部高温区域由薄板两侧向中间部分转移;初始挤压温度400℃时,若挤压速度超过1 mm·s-1,薄板局部高温区域温度较高,成形质量和使用性能不易保证.采用380 ～ 400℃的初始挤压温度,大约0.2 mm·s-1的挤压速度,既可以显著降低设备成本,又利于保证薄板使用性能.     

数值模拟方法建立AZ31B镁合金管材的挤压极限图

采用Gleeble3000型热-力学模拟试验机对不同温度和应变速率下的AZ31B 镁合金的变形行为进行了研究,得到材料的流动应力曲线并导入专业成形数值模拟软件,对尺寸为Φ40mm×4mm的AZ31B镁合金圆管,进行了挤压数值模拟,根据模拟数据建立了挤压极限图,并通过挤压工艺试验对所得的挤压极限图进行了验证,结果吻合得很好.     

应变影响的AZ31B镁合金流动应力预测模型研究

本文采用热压缩试验获得了铸态AZ31B镁合金高温变形时的流变曲线,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响。结果表明：峰值应变随着应变速率增加和温度减小而增大,减小应变速率、适当提高变形温度对材料的动态回复和再结晶是有利的。利用多元回归分析建立了流动应力预测模型,该模型可以描述流动应力的应变敏感性,经验证发现使用其预测流动应力具有较高精度,相关系数高达0.9926,能较好地描述铸态AZ31B镁合金在热变形过程的流动行为。     

AZ31镁合金电塑性流动应力模型

材料流动应力模型是金属成形数值模拟的重要参数之一.基于温度为373～433 K、应变速率为1/300～1/75 s-1、通电电压为60～100 V和通电频率为120～200 Hz的条件,对AZ31镁合金的流动应力变化规律进行了单向拉伸试验研究.通过对Fields-Backofen的本构方程进行修正,引入充电电压和通电频率2个电参数,建立了镁合金的电塑性流动应力模型.结果表明:修正后的模型计算结果能很好地模拟AZ31镁合金的电塑性加工流动应力的变化规律.     

AZ31镁合金连续挤压过程数值模拟

采用连续挤压方法可以实现AZ31镁合金变形,变形条件是决定AZ31镁合金连续挤压成形的关键因素.利用DEFORM3D软件,模拟AZ31镁合金在250型连续挤压机上生产Φ7mm杆的成形过程,建立AZ31镁合金线连续挤压的刚粘塑性有限元模型,分析了连续挤压成形过程不同阶段的温度,等效应力应变变化.研究表明,变形金属的等效应力最高值出现在压实轮下方;温度最高值出现在型腔内;等效应变最大值出现在模具入口处.模拟结果对生产中制定合适的工艺和工模具的设计起到指导作用.     

AZ31镁合金热变形流动应力的神经网络研究

采用近等温压缩试验获得AZ31镁合金变形温度在550～750K,应变速率为0.01～10 s-1条件下的流动应力.采用BP神经网络原理,建立了ZA31镁合金流动应力与工艺条件的神经网络模型,对在不同变形温度、应变速率和真应力下获得的流动应力实验数据进行训练.结果表明,实验值与预测值的误差很小,误差均在5％以内,为进一步研究AZ31镁合金相关性能与工艺条件的制定提供切实可行方法.     

6mm厚AZ31B镁合金板电子束焊接实验和数值模拟

采用非线性结构分析,并建立热-结构耦合的有限元单元模型,对6mm厚AZ31B镁合金无填丝的电子束堆焊温度场的分布及焊缝形貌进行了数值模拟.焊接热源采用高斯旋转曲面体热源,可以较真实的呈现出电子束焊温度场变化情况;通过对比模拟焊缝形貌与试验所得焊缝形貌表明,该模拟较好地体现出电子束深熔焊所具有的钉子型焊缝的特点;热电耦所测温度和模拟温度场结果基本一致.     

AZ31B镁合金半固态挤压试验研究

对AZ31B镁合金半固态挤压成形管材进行了试验研究,确定了材料加热温度、搅拌时间、搅拌速率、静置时间及半固态浆料浇注温度等成形工艺参数,分析了镁合金管材挤压制件的显微组织与力学性能及其影响因素.结果表明,半固态镁合金挤压制件组织的晶粒细化,小而均匀,尖角钝化,表现出明显的塑性变形特征;制件的抗拉强度、伸长率、断面收缩率、硬度及冲击韧度均有较大幅度的提高.     

AZ31B镁合金高温拉伸变形行为的研究

通过高温拉伸试验,研究了AZ31B镁合金板材在250～450℃以及应变速率0.001 s-1、0.01 s-1条件下的高温变形行为,获得了材料的厚向异性系数、伸长率等成形性能参数及有关组织特征.结果表明,不同变形条件下AZ31B合金的真应力-真应变曲线均出现峰值,峰值应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;硬化速率随变形温度的升高而降低,在温度高于250℃时变化不大.当变形温度为250 ℃,应变速率为0.001 s-1时,合金的厚向异性系数达到最大.随变形温度的升高,AZ31B镁合金的塑性显著提高.合金的动态再结晶温度为250℃,随着应变速率增大,合金发生动态再结晶的速度加快.     

AZ91D镁合金在模拟酸雨溶液中的腐蚀行为

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)的方法研究了AZ91D镁合金在不同pH值的模拟酸雨溶液中的腐蚀行为,并用扫描电镜观察了试样腐蚀后的表面形貌。结果表明:随着溶液pH值升高,AZ91D镁合金的极化电阻变大,腐蚀电流密度减小;当pH值为2.7和3.0时,EIS由两个容抗弧组成,随着pH值的继续升高,EIS转变为单一容抗弧,镁合金表面形成了完整的表面膜,对基体金属具有一定的保护性;在模拟酸雨溶液中AZ91D镁合金整个表面受到腐蚀,腐蚀程度随着pH值的升高而变小,白色腐蚀产物主要由镁、铝、硫和氧元素组成。     

Corrosion behavior of AZ31 magnesium alloy in simulated acid rain solution

The corrosion mechanism of AZ31 magnesium alloy used as automobile components and the influence of the concentration of Cl- ion in simulated acid rain (SAR) were studied by electrochemical tests and SEM. The results show that pitting corrosion happens around the AlMn phases locating at the grain boundary. The corrosion of AZ31 magnesium alloy in SAR is controlled by the rate of anodic dissolution and hydrogen evolution, and the corrosion rate of AZ31 increases with increasing concentration of Cl- ion. However, the Cl- ion in SAR is not the main influencing factor inducing the pitting corrosion.     

AZ31B镁合金表面激光熔覆Cu-Ni合金层

针对镁合金表面耐磨性和耐蚀性差的问题,利用横流CO2激光器在AZ31B镁合金表面激光熔覆Cu-Ni合金层,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析熔覆层与基体的结合界面特征以及显微组织和成分分布情况,测试合金层的显微硬度和耐蚀性。结果表明:合金层与基体结合良好,缺陷较少,但局部存在不均匀的Cu-Ni富集区,且在其边缘区域的枝晶间均匀分布着1~1.5μm的十字状Laves相;合金层的硬度分布比较均匀,约为75HV0.05,明显高于基体的显微硬度45HV0.05;Cu-Ni合金层比AZ31B镁合金基体的腐蚀电位正移317mV,腐蚀电流降低78mA/cm2,耐蚀性也得到较大改善。     

半连续铸造AZ31B镁合金的热压缩变形行为

针对半连续铸造的AZ31B镁合金,采用Gleeble-1500热/力模拟机在变形温度为473～723 K、应变速率为0.01～10 s-1、最大变形量为80%条件下进行热/力模拟研究;结合热变形后的显微组织,分析合金力学性能与显微组织之间的关系。结果表明:当变形温度一定时,流变应力和应变速率之间存在对数关系,并可用包含Arrheniues项的Z参数描述半连续铸造的AZ31B镁合金热压缩变形的流变应力行为;实验合金在523 K时开始发生动态回复;随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶开始对AZ31B合金的变形行为产生明显影响,在变形温度623 K以上的各种应变速率下,AZ31B镁合金易变形。     

挤压AZ31B镁合金的低周疲劳性能(英文)

通过外加总应变幅控制的拉-压对称疲劳试验,研究常温下挤压AZ31B镁合金在不同应变幅下的疲劳性能。结果表明,除了在低应变幅0.5%外,样品均呈现循环应变硬化;应变幅为0.5%时,样品在初始阶段呈现循环硬化,随后保持应力恒定;在压缩过程中孪晶的产生以及随后的卸载和反向拉伸过程中的去孪晶行为导致了高应变幅下的滞回环形状拉-压不对称现象,而低应变幅0.5%下的滞回环形状基本对称,说明低应变幅下孪生-去孪生现象不明显。在整个疲劳过程中,高应变和低应变下的应力—应变曲线呈现2种不同的滞回环形状,这是由不同疲劳阶段孪生和位错滑移2种不同的变形机制所导致。     

AZ31B镁合金及其纳米复合材料的滑动磨损行为(英文)

采用复合铸造工艺制备AZ31B镁合金及其纳米复合材料,再对所得材料在350°C进行热挤压。采用标准的销-盘式摩擦磨损试验机对AZ31B镁合金及其纳米复合材料的室温滑动磨损行为进行研究。实验条件为法向载荷10N、滑移速度0.60~1.2m/s、滑移距离2000m。采用SEM观察来研究磨损表面的磨损机理。通过构建一个线性回归模型来研究试验参数对磨销磨损率的影响。与AZ31B镁合金相比,由于增强体的作用而导致的硬度增强使复合材料表现出低的磨损率。犁削、犁沟、分层和氧化构成混合的磨损机理。     

AZ31B镁合金板材快速气压胀形行为

对板厚1.0 mm的细晶AZ31B镁合金板材进行快速气压胀形研究,在300~400℃的温度范围内进行了各种气压下300 s的快速气压胀形试验,研究温度和气压对AZ31B板材快速气压胀形能力的影响。结果表明:在不同温度下,胀形高度均随着气压的升高而增大,但气压升高到一定程度时,胀形时间不到300 s即产生破裂;胀形高度在胀形温度400℃时出现峰值为45 mm。在400℃和0.6 MPa条件下,胀形5 min时相对胀形高度达到1.13。胀形件壁厚分布不均匀,温度越高,壁厚分布不均匀度越高。最后,研究了不同温度下快速气压胀形时胀形件微观组织的演变规律。     

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镁合金再结晶过程的动力学

对AZ31B镁合金热轧板材退火处理的静态再结晶进行了动力学分析。结果表明:AZ31B镁合金再结晶晶粒分数与退火时间的关系可以用JMAK方程进行描述,由实验数据计算得到AZ31B镁合金再结晶激活能为59.6~69.3 kJ/mol,在200,250,300,350℃和400℃时再结晶完成的时间分别为373~389,72.1~87.2,18.0~26.3,5.6~9.6 min和2.1~4.1 min,计算同时得到AZ31B镁合金再结晶动力学曲线,该曲线可以为制定AZ31B镁合金退火处理工艺提供参考。     

Enhanced corrosion performance of magnesium phosphate conversion coating on AZ31 magnesium alloy

Magnesium phosphate conversion coating (MPCC) was fabricated on AZ31 magnesium alloy for corrosion protection by immersion treatment in a simple MPCC solution containing Mg²⁺ and PO^3?₄ ions. The MPCC on AZ31 Mg alloy showed micro-cracks structure and a uniform thickness with the thickness of about 2.5 µm after 20 min of phosphating treatment. The composition analyzed by energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy revealed that the coating consisted of magnesium phosphate and magnesium hydroxide/oxide compounds. The MPCC showed a significant protective effect on AZ31 Mg alloy. The corrosion current of MPCC was reduced to about 3% of that of the uncoated surface and the time for the deterioration process during immersion in 0.5 mol/L NaCl solution improved from about 10 min to about 24 h.     

Corrosion and mechanical properties of hot-extruded AZ31 magnesium alloys

AZ31 magnesium alloys were hot-extruded at 573 K and 623 K with extrusion ratio(λ) of 20,35 and 50.The corrosion and mechanical behavior of hot-extruded AZ31 were studied by galvanic tests and tensile tests.The microstructures of the studied AZ31 alloys were also investigated with optical microscope.The results show that,compared with the as-cast AZ31 alloy,the corrosion potentials of all hot-extruded AZ31 alloys are increased by 60 mV.Moreover,at the extrusion temperature of 623 K,the galvanic current o...