2519铝合金多道次热轧过程组织演变的数值模拟

基于热模拟双道次压缩试验研究了2519铝合金变形后道次间隔时间内的软化行为,建立了静态再结晶模型.采用FORTRAN语言对有限元软件DEFORM-2D进行了二次开发,实现了2519铝合金多道次热轧过程的热力一组织耦合分析.结果表明:在多道次热轧过程中,由于外摩擦和变形区形状因子的作用,使得变形不均匀,造成再结晶百分数沿轧件厚度分布也不均匀,在前几道次上,轧件表面附近因发生较大的塑性变形而发生明显的再结晶行为,随着道次的增加,轧件心部才发生较明显的再结晶行为,使再结晶得以贯穿整个厚度.     

往复挤压ZK60-CT镁合金组织演化

对ZK60镁合金进行了不同道次的往复挤压,研究往复挤压条件下组织演化。结果表明:往复挤压道次的增加有利于晶粒的细化和强化相的析出。4道次往复挤压后晶粒为6μm的均匀等轴晶,析出相细小、均匀、弥散分布;正挤压-ZK60-CT镁合金组织不稳定,往复挤压有利于提高ZK60镁合金组织稳定性;往复挤压ZK60-CT镁合金的细化机制为动态再结晶细化和粒子细化。     

Microstructure Evolution in As-Cast and SIMA-Processed AE42 Magnesium Alloy

In the present study, microstructural evolutions of AE42 magnesium alloy via strain-induced melt activation process and the effect of different process parameters are studied. Scanning electron microscope, metallographic observations, and quantitative metallographic method were used for microstructural characterization. The results show that the consumption of supersaturated aluminum during partial remelting led to a decrease in Al/RE ratio and consequently blocky shape Al₂RE starts to appear in the microstructure. Furthermore, it was seen that lanthanum and praseodymium did not contribute in precipitate formation and only improved the hardness of the matrix. The effect of compression ratio on the microstructure of treated alloys was confirmed through the increase of both liquid fraction and entrapped pool as well as the kinetic of microstructural changes. Moreover, the effect of compression ratio and holding time on shape factor, liquid fraction, and particle size of the globular structure were measured. It was found that the best result could be achieved at 35% deformation and 40 min holding of the samples at 610 °C.     

AZ31镁合金中绝热剪切带的组织演变规律

为了深入了解镁合金绝热剪切带与裂纹的关系,进而揭示镁合金在高速冲击载荷作用下局部变形绝热剪切的组织演变规律,采用分离式Hopkinson压杆对AZ31镁合金的帽状式样进行冲击压缩实验,而后利用光学显微镜,扫描电镜和维氏硬度计分别对冲击后的AZ31试样进行分析。结果表明,绝热剪切带形成于最大剪应力方向,随着冲击载荷的不断增加,沿着切应力方向上的微孔洞和微裂纹不断长大,直至彼此相互连接成裂纹,最终导致材料的断裂。经对剪切带及周围组织维氏硬度的测量发现,剪切带内细小晶粒区的硬度明显高于周围组织。     

热轧工艺对AZ61镁合金铸轧板显微组织的影响

通过研究不同温度下AZ61镁合金铸轧板坯的再加工性能,发现铸轧AZ61镁合金板坯在400、350 ℃时极限再加工变形量大于80%,而在300 ℃时减小到60%左右,在250 ℃时其极限再加工压下量下降到40%左右,200 ℃时进一步降低到20%～30%之间,在室温下极限压下量仅为10%左右.而从变形组织来看,在极限变形压下量范围内,冷轧微观组织与原始态的没有本质区别;200 ℃时轧制晶粒明显伸长,呈纤维状;在高于250 ℃轧制时,晶粒明显细化;在400 ℃轧制时,晶粒细化效果显著,晶粒平均尺寸达到5 μm左右.     

Mg-3Al-1Zn-0.8Nd合金等温压缩变形流变应力与组织的研究

在AZ31B镁合金中添加0．8％的稀土元素Nd,应用Gleeble-1500D热／力学模拟试验机,在不同变形温度、不同应变速率下对AZ31B-0．8Nd镁合金的流变应力进行了研究。结果表明,镁合金在等温压缩变形过程中,变形温度和应变速率对流变应力和组织有显著的影响,流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而降低,变形温度在350～400℃,应变速率为0．1s^-1条件下合金的组织细小均匀。     

半固态镁合金微观组织定量分析的应用

为了更好地分析半固态镁合金的金相组织,应用VC 开发出半固态合金金相组织图片的定量分析系统,此系统能够有效分析半固态合金金相组织中的固相率、有效固相率、圆整度、颗粒尺寸及其等级等特征参数,并能对相连的固相颗粒进行有效识别。将此软件用于分析半固态镁合金试样的金相组织,对金相组织中固相颗粒的组分、形貌、大小等进行了描述,较好地评定了半固态合金金相组织的特征信息。经该定量分析系统测定的参数与目测结果基本一致。     

添加Al-Ti-B对Mg-15Al-0.8Zn镁合金组织和力学性能的影响

采用添加Al-Ti-B来改善Mg-15Al-0.8Zn镁合金的铸态组织及力学性能。结果表明：添加0.4%Al-Ti-B对Mg-15Al-0.8Zn镁合金铸态组织的细化效果最好,平均晶粒尺寸由原来的200μm减小到80μm左右,且接近平均尺寸的晶粒数目所占比例明显增加;随着晶粒尺寸的减小,合金的抗拉强度和伸长率都明显提高,抗拉强度由原来的130MPa提高到180MPa,伸长率由原来的1.3%提高到3.5%。     

AZ31镁合金压缩过程中的变形性能及组织演变

在不同温度下对AZ31镁合金进行了热压缩,研究了试验合金高温变形时变形量与温度之间的关系以及组织演变.结果表明,随着温度升高,AZ31镁合金塑变能力增加,适宜在高于240 ℃进行热加工.非基面滑移系开动是AZ31镁合金塑性提高的主要原因.随着变形量的增大,晶粒逐渐细化.当变形量达70%时,晶粒细化至2～3 μm.发生动态再结晶是高温压缩过程中晶粒细化的主要原因.     

镁合金AZ31D的热变形力学行为与微观组织演化规律的试验研究

对具有粗大柱状晶的镁合金AZ31D材料进行了圆柱体热压缩试验研究.通过试验获得了该种材料在不同温度、不同应变速率条件下的真应力-应变曲线以及动态再结晶和晶粒细化的规律.应用峰值应力的试验结果计算出了该材料热变形过程的激活能及试验条件下的Z参数,得到了镁合金AZ31D的热变形过程以及动态再结晶过程的主要特征变量作为Z参数的函数表达式.试验发现,当Z≥(2.61E 6)s-1时,热压缩试验过程中会出现与试样端面成45°角的剪切断裂.     

Microstructure and Texture Evolution During the Alternate Extrusion of an AZ31 Magnesium Alloy

In this study, a new extrusion process, alternate extrusion (AE), is proposed. We evaluated the reliability and superiority of this process in practical applications by conducting a simulation using the finite element method, which confirmed the experimental results. The microstructure characteristics of an AZ31 magnesium alloy produced by conventional extrusion (CE) and AE were investigated by electron backscattered diffraction and optical microscopy, and the effects of the microstructures on the mechanical properties were studied across the extruded specimens. The main advantage of AE is that the load is reduced to less than half that in the CE process; this results from the reduced cross-section of the split punches. Additionally, the grain size with AE is more refined than with CE because of the additional shear force, which improves the mechanical properties of the alloys. Furthermore, AE can also weaken the intensity of the basal plane texture.     

AZ31镁合金在高周疲劳过程中微观组织和孪晶演变特征

利用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）技术研究了室温条件下AZ31镁合金在不同加载频率（3和30 Hz）和不同应力幅值（90,95,100,105,110 MPa）疲劳变形后的组织演变规律及断口形貌特征。结果表明：随着加载应力增加,基体内残余孪晶数量增加,残余孪晶主要以拉伸孪晶形式存在。随着应力幅值的增加晶粒逐渐细化,这是由于在循环过程中,拉伸孪晶演变诱导晶粒细化。随着应力幅值的增加,织构强度显著减弱,这与试样疲劳后的再结晶机制有关。通过对试样疲劳断口的分析,发现孪晶片层处容易引起裂纹萌生,随着应力的增加,试样中裂纹扩展区面积逐渐减小,在疲劳裂纹扩展区观察到明显的疲劳辉纹。最终断裂区表面粗糙,主要存在韧窝、撕裂脊以及二次裂纹等形貌。在最终断裂区可观察到韧窝,韧窝尺寸随着循环应力的增加,在较高加载频率下,韧窝的尺寸与数量均减小。     

变质处理晶粒细化对AZ91镁合金半固态组织演变的影响

使用Nd、C2Cl6和Ca三种变质剂对AZ91镁合金进行变质处理,然后对晶粒细化后的坯料进行半固态重熔实验,将3种变质坯料及未变质AZ91镁合金坯料的半固态组织演化过程及演化速度进行了比较.结果表明,未变质AZ91镁合金坯料半固态演化速度最为缓慢,晶粒也较为粗大.Nd和C2Cl6变质后的AZ91镁合金坯料为细小的等轴晶组织,其半固态演化过程得以缩短,晶粒也更为细小.而 Ca的加入并没有明显改善AZ91镁合金坯料的半固态演化速度,原因可能是Ca提高了AZ91镁合金共晶组织的热稳定性和熔点所致.     

AZ91镁合金模拟累积叠轧过程中组织演化行为

采用Gleeble-3500热/力动态模拟试验机研究了AZ91镁合金在变形温度为250～400℃、应变速率为10-3～1 s-1条件下的热压缩变形行为。并在此基础上,采用Gleeble-3500模拟累积叠轧焊轧制方法,对其在累积叠轧焊(ARB)过程中的组织演变和晶粒细化的机制进行了研究。结果表明:AZ91镁合金在热压缩变形过程中,适宜的变形工艺为变形温度350～400℃、应变速率10-3～10-2 s-1。AZ91镁合金在变形温度350℃、应变速率0.01 s-1和变形量80%为工艺条件的累积叠轧焊过程中,晶粒在第一次轧制过程中明显细化,其机制发生了动态再结晶,在随后的叠轧过程中,晶粒细化程度有限,但组织均匀程度增加。     

等温热处理过程中铸态AZ91镁合金的微观组织演化

铸态AZ91镁合金加热至液固相温度区间内等温热处理后演变成半固态金属,对淬火组织形态分析的试验表明:在高固相体积分数条件下,网状分布的共晶组织首先熔化,二次枝晶臂消失或熔断脱落并重新沉淀在枝晶主干上,在Gibbs-Thomson效应下,发生Ostwald熟化,固相颗粒由枝晶逐渐演变成球形颗粒,并随着热处理时间的延长发生合并现象,而且热处理温度越高晶粒间合并现象越严重。同时在界面能降低的驱使下,晶粒内部包裹的液滴以两种方式形成:晶粒内富Al、Zn的质点经过熔化、扩散、合并、或者脱落的二次枝晶臂沉淀后搭桥生长形成。     

镁合金重熔后组织与性能

通过对AZ91镁合金熔炼中加入不同配比的回炉料,在不同温度下熔炼,再经过不同搅拌时间搅拌,得到了夹杂物含量不同的试样,实验证明:含回炉料少、熔炼温度适当增高、加强搅拌,能减少试样夹杂物含量,从而提高其强度.     

AZ91D镁合金的压缩形变组织及半固态等温组织演变

研究了AZ91D镁合金在应变诱发熔化激活（SIMA）处理过程中变形量对形变组织的影响以及半固态等温组织的演变,并对半固态组织球状化演变机理进行了分析。结果表明,合金在350℃变形时,随着形变量的增加,合金的原始组织由树枝晶演变为碎块晶,晶粒内存在位错、孪晶缺陷;在550℃等温处理时,随等温时间的延长,α相由树枝晶逐渐演变为团块状、多边形状,最后演变为球状晶,等温时间过长,晶粒会发生合并长大。     

Microstructure Evolution and Deformation Behavior of AZ31 Magnesium Alloy During Alternate Forward Extrusion

The paper presents a new extrusion method,alternate forward extrusion,in which the punch was replaced with double-split structures so as to achieve the grain refinement for material near the interface of double-split structures.The results showed that the unique loading mode made metal flow sequence and behavior significantly changed during alternate forward extrusion.The additional shear deformation produced by the double-split punch structures resulted in a refining effect on the microstructure of the blank,which was then further refined during flow through the die orifice owing to shear deformation.Compared with the conventional extrusion,the recrystallization process in the alternate forward extrusion process produced grains that were smaller and more homogeneous in size.The recrystallization process was more abundant,and the dislocation density was significantly increased.It can be concluded that the alternate forward extrusion process could achieve fine-grained strengthening,which provided technical support and scientific guidance for the engineering application of magnesium alloy extrusion forming technology.     

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%.