搅拌摩擦加工对AZ31镁合金微观组织及力学性能的影响

采用搅拌摩擦加工技术(Friction stir processing,FSP)对AZ31镁合金板材进行了单道次加工,研究了加工区域微观组织对力学性能的影响。结果表明,相同前进速度下,旋转速度升高,平均晶粒尺寸增大。搅拌摩擦加工后,晶粒尺寸和织构变化显著影响AZ31镁合金的力学性能,平均晶粒尺寸越大,越易发生孪生变形。织构类型主要包括基面织构和纤维织构。基面织构位于软位向时,屈服强度降低,但纤维织构会弱化基面织构对力学性能的影响。     

AZ31镁合金不同挤压速度下的组织演变及力学性能研究

目的 针对AZ31镁合金材料在挤压成形过程中变形较为困难的问题,研究AZ31镁合金在不同挤压速度下的微观组织和力学性能演化规律。方法 采用DEFORM–2D软件对0.5、3、12、20 mm/s这4种挤压速度下材料挤压变形过程中的材料流动趋势、应变场、应力场和温度场等进行数值模拟和分析。结果 AZ31镁合金材料的挤压温度场随着挤压速度的增加显著升高,不同速度挤压后坯料的温度模拟值与实验结果实测值的变化趋势吻合。随着挤压速度的增大,材料的晶粒尺寸先增大后减小,0.5、3、12、20 mm/s这4种速度挤压后的晶粒尺寸分别为1.0、0.9、1.4、1.1 μm,变形材料的加工硬化率呈现出先增大后减小的趋势。在0.5 mm/s的挤压速度下,材料内部的微观组织均匀性较差,然而强度较高,抗拉强度约为416 MPa;在挤压速度为12 mm/s时,合金的晶粒组织最均匀,同时其综合力学性能较好,屈服强度为220 MPa,伸长率为17.3%,其加工硬化率也达到最大,为0.184。结论 通过DEFORM数值模拟能够为镁合金挤压变形提供指导。对于镁合金挤压变形,采用较低的挤压速度(约0.5 mm/s)对AZ31镁合金进行挤压变形,能够获得强度较高、伸长率相对偏低的挤压棒材,采用较高的挤压速度(约12 mm/s),则更有利于获得综合性能优良的镁合金挤压棒材。     

AZ31B镁合金挤压板材力学性能的各向异性

在AZ31B镁合金板材的板面内沿不同方向进行单向拉伸和压缩试验,研究挤压板材的力学性能。结果表明,变形AZ31B镁合金板材具有显著的各向异性和拉压非对称性。在板面内,沿挤压方向拉伸时的屈服应力明显地比沿同方向压缩和沿其他方向拉伸或压缩时的高(约2倍);沿45°斜向拉伸的屈服应力和抗拉强度较低,而延伸率最高;这种非对称性主要表现为屈服非对称和塑性流动非对称,即拉压的屈服应力不相等和拉压应力-应变曲线形状不同,压缩曲线表现出特殊的"S"型。基于晶体塑性理论,讨论了引起变形镁合金的各向异性和拉压非对称性力学性能的变形机理。     

塑性变形对铸态AZ31镁合金组织和性能的影响

为了研究塑性变形对铸态镁合金组织和性能的改善作用,用铸态AZ31镁合金进行了等温压缩实验,并测试了原始试样和变形后试样的组织和性能.结果表明:铸态AZ31合金通过塑性变形可以显著细化晶粒;随变形温度的升高,变形所得试样抗拉强度下降;在同一温度下变形所得试样抗拉强度随变形程度的增加而升高,变形程度达到一定值后,抗拉强度不再升高并有下降的趋势;铸态AZ31合金低温变形(210～240℃)后,可大幅度提高其抗拉强度.     

累积叠轧焊温度对AZ31镁合金板材组织与性能的影响

目的研究叠轧温度对AZ31镁合金板材组织与性能的影响。方法在450℃和550℃下,对AZ31镁合金板材进行2道次叠轧,研究不同温度下板材界面裂纹的金相组织、RD-ND面晶体取向、力学性能以及断面形貌的异同。结果 450℃累积叠轧制备的ARB2镁合金板材室温断裂伸长率为2.3%,550℃累积叠轧制备的ARB2镁合金板材室温断裂伸长率为8%;450℃叠轧板材中动态再结晶晶粒大多数尺寸约为1～3μm左右,550℃叠轧板材中动态再结晶晶粒大多数尺寸约为600 nm～2μm。结论通过提高温度,可改善界面结合性能,促进基面晶粒往非基面取向偏转,提升了叠轧板材的力学性能,使叠轧板材由较低温度下的脆性断裂向韧性断裂转变。     

挤压比对Mg-Zn-Zr-RE 合金组织和性能的影响

研究了不同挤压比对铸态Mg-5．4Zn-0．3Zr-0．98RE镁合金微观组织和力学性能的影响。研究表明,当挤压比较小时,微观组织呈现出粗晶和细晶组成的混晶组织;随着挤压比增加到16,微观组织发生完全再结晶,获得均匀、细小的再结晶组织。动态再结晶是铸态镁合金Mg-5．4Zn-0．3Zr-0．98RE晶粒细化的机制。在挤...     

等径角挤压对AZ31镁合金组织及力学性能的影响

研究了电磁连铸AZ31镁合金沿A路径经常规等径角挤压(ECAE)和两步ECAE变形后的微观组织与力学性能.结果表明:与预挤压态相比,常规ECAE态合金随着挤压道次的增加,晶粒不断细化,伸长率不断提高,但屈服强度与抗拉强度逐渐降低;两步ECAE可以使晶粒进一步细化,伸长率、屈服强度与抗拉强度均提高.伸长率、屈服强度与抗拉...     

连续变断面循环挤压AZ31镁合金的微观组织与力学性能

采用连续变断面循环挤压技术(CVCE)对AZ31镁合金进行循环挤压。采用光学显微镜、电子拉伸机等设备,分析变形前及不同循环道次后AZ31镁合金的微观组织和力学性能。结果表明:AZ31镁合金经10循环CVCE后,平均晶粒尺寸由变形前25.3μm有效细化到5.5μm;伸长率提高到34.3%,抗拉强度下降到200MPa。由于晶粒细化效应,导致α相主要变形机制由1循环的孪生变为随后道次的位错滑移。抗拉强度的降低与挤压后(0001)晶面取向分布的分散性有关;伸长率的增大与晶粒细化和滑移面的激活有关。     

轧制方式对ZK60镁合金组织与性能的影响

目的 通过显微组织表征和拉伸性能测试等方法,研究轧制温度、多道次累积压下率及轧制路径对ZK60镁合金组织演变和力学性能的影响。方法 通过在不同温度（300、340、380、420℃）与同一多道次累积压下率下进行轧制实验,明确了后续轧制实验的轧制温度。随后在同一温度、单个道次压下率为10%、不同累积压下率下进行多道次单向轧制及交叉轧制实验,并对轧制后试样的力学性能及微观组织进行分析。结果 当轧制温度为380℃、累积压下率为40.1%时,材料动态再结晶程度最大,平均晶粒尺寸减小为15.48μm,合金抗拉强度和断后伸长率最大,分别为301.46 MPa和20.56%。与多道次单向轧制相比,交叉轧制后合金板材基面织构强度明显降低,极密度值降低为9。材料RD方向的抗拉强度提高了6.35%,断后伸长率没有明显变化,TD方向的抗拉强度略微下降,但断后伸长率提高了71.47%,TD方向由脆性断裂转为韧性断裂。结论 随着温度与累积压下率的上升,ZK60镁合金的动态再结晶程度提高,晶粒得到细化,材料力学性能得到提升。在相同温度与累积压下率下,经交叉轧制后,材料基面织构显著削弱,材料的各向异性得到改善。     

对双峰织构类型AZ31镁合金板材力学性能各向异性的分析

目的 制备双峰织构类型的AZ31镁合金板,以改善板材微观组织和弱化基面织构,研究微观组织对力学性能各向异性的影响规律,以提高镁合金板材的成形性能。方法 通过弯曲限宽矫直技术对0°、30°和60°轧向切样的板材进行热加工以预制拉伸孪晶,获得双峰织构类型的AZ31镁合金板材,通过EBSD获取板材的微观组织。对RD、45°和TD方向的原始板材进行室温单向拉伸实验,获得板材的工程应力-应变曲线及力学性能参数,并计算r值（塑性应变比）与n值（应变硬化指数）。结果 弯曲限宽矫直技术可诱发大量拉伸孪晶形成ED偏转织构,将偏转织构与基面织构共存的板材称为双峰织构类型AZ31镁合金板材。拉伸孪晶的出现显著细化了晶粒,弱化了基面织构强度,使板材的屈服强度下降,极大提升了材料塑性。其中30°轧向切样的板材ND面塑性力学性能各向异性的改善效果最好,其r值最小、n值最大。结论 双峰织构类型能够弱化AZ31镁合金板材基面的织构强度,提高材料塑性。拉伸孪晶含量越高,板材的强度与塑性越好,力学性能各向异性的改善效果也越显著。     

室温多向压缩道次变形量对AZ80镁合金力学性能影响

目的 探明室温塑性变形对AZ80塑性、硬度及最大应力等力学性能的影响规律,为其成形工艺参数制定提供依据。方法 对挤压态AZ80镁合金均匀化处理后,在室温下控制道次变形量(0.05、0.075、0.1)及累积应变进行多向多道次压缩变形;利用力学试验机和维氏硬度计分析道次变形量与累积应变对其力学性能的影响。结果 在室温下,当AZ80镁合金单向压缩的真应变达到0.124时会发生开裂,通过小应变多向多道次压缩可以将累积应变至少提高至3.6以上。在道次变形量为0.05、0.075和0.1时,累积应变分别可达到7.5、6和3.7;在累积应变为3.6时,随着道次变形量的增加试样硬度(HV)分别达到94、110和121,较未变形试样硬度(70HV)分别提升了33%、57%和73%。结论 AZ80镁合金通过室温多向多道次压缩有利于改善材料塑性,提高力学性能。其塑性随着道次变形量的减小而提高,硬度和最大应力随道次变形量和累积应变的增加而升高,且道次变形量比累积应变对硬度和最大应力的影响更大。     

循环扩挤变形AZ80镁合金的组织、织构与力学性能

采用循环扩挤(Cyclic expansion-extrusion,CEE)变形工艺对AZ80镁合金的块状材料进行热挤压加工,观察试样的微观组织与织构,并测试了力学性能。结果表明:AZ80镁合金经过CEE变形后,晶粒的尺寸明显细化,第4道次CEE变形之后,晶粒尺寸从150~230 μm细化至2 μm,整体分布均匀且呈等轴晶;2道次变形后,随着挤压道次的增加,晶粒的细化程度减慢;同时经过CEE变形的AZ80镁合金织构包括了(0001)基面平行于挤压方向与(1120)棱柱面垂直于挤压方向的两种不同纤维织构,随着挤压道次的增加,织构总体强度出现先减后增再减的变化;力学性能相对于均匀化态有着明显的变化,第1道次CEE变形之后,抗拉强度与屈服强度分别达到各自的最大值,为290 MPa和180 MPa,第2道次CEE变形之后,强度出现不随晶粒细化而增强的现象(反Hall-Petch理论),这是因为织构的软化作用强于晶粒的细化作用,而伸长率随着挤压道次的增加而提高。     

阳极氧化对镁合金力学性能的影响

设计了一种可用扫描电镜(SEM)动态观察、专门用于三点弯曲试验的特殊装置。采用该装置研究了AZ91D镁合金阳极氧化试样的力学性能、应力应变特性及其破坏形式。观察了氧化涂层及基体合金的变形行为。获得了计算AZ91D镁合金阳极氧化试样弯曲应力的简单有效方法。AZ91D镁合金阳极氧化试样的弯曲弹性模量基本取决于基体合金AZ91D的弹性性能E和μ。其拉伸强度比基体合金略微降低。阳极氧化试样的泊松比(μ)随弯曲应力而变化。当弯曲应力在40-90MPa范围时，μ为一常数(约0．4)。当弯曲应力接近阳极氧化试样的屈服应力时，可以在阳极氧化涂层和基体上观察到裂纹以及涂层剥落的发生。     

Si对AZ91D镁合金显微组织与力学性能的影响

利用光学金相显微镜OM和XRD分析了加入微量Si的AZ91D合金显微组织和相组成,测试了合金室温拉伸力学性能和硬度,利用SEM分析了合金拉伸断口形貌.结果表明,加入一定量Si后AZ91D合金组织中形成汉字状Mg2Si相,富集于固液界面前沿,阻碍α-Mg基体的自由长大,从而细化合金铸态组织;汉字状Mg2Si相的存在导致合金力学性能的降低;AZ91D合金室温拉伸断口是以解理断裂为主的脆性断裂,加入Si后,断裂常发生于α-Mg基体和汉字状Mg2Si相间的界面处.     

等径角挤压制备AZ91D镁合金的组织与性能

研究了铸态AZ91D镁合金在等径角挤压(Equal Channel Angular Extrusion,ECAE)后的室温力学性能和微观组织特征.在力学性能方面,铸态AZ91D镁合金经过1道次ECAE变形后,室温力学性能(屈服强度、抗拉强度、延伸率、弹性模量)由86.3 MPa,146.3 MPa,1.84%,42.5...     

轧制温度和累积应变对累积叠轧焊AZ31镁合金板材组织和性能的影响

通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和力学性能检测,研究了AZ31镁合金在不同温度和累积应变条件下累积叠轧后的微观组织和力学性能。结果表明：晶粒尺寸随累积叠轧温度降低和累积应变增加而减小;经过3道次的ARB变形后,晶粒细化不再显著,但是组织均匀性得到改善。300℃以上的ARB变形对AZ31板材的强度和延性均有一定...