AZ91D镁合金托弹板半固态触变模锻研究

为了掌握半固态触变模锻中工艺参数对成形零件的微观组织和力学性能的影响规律,借助拉伸试验机和金相显微镜对AZ91D镁合金托弹板的半固态触变模锻过程进行了研究.AZ91D镁合金半固态坯料分别采用传统SIMA法和新SIMA法制备.结果表明:压力对托弹板零件的充型过程有很大影响,当压力为500 kN,托弹板零件充型不满;当压力为2000 kN,托弹板零件充型良好.坯料加热温度和保温时间对托弹板零件的力学性能有一定影响.当压力为2000 kN,模具预热温度为450 ℃,坯料在545 ℃保温20 min时,新SIMA法制备的半固态坯半固态触变模锻成形的托弹板零件获得最佳的力学性能.与传统SIMA法相比,新SIMA法制备的半固态坯成形的托弹板零件的室温力学性能和100℃的高温力学性有很大提高.     

触变成形AZ91D镁合金在NaCI溶液中的应力腐蚀行为研究

通过静载荷试验研究了触变成形AZ91D镁合金在NaCl溶液中的应力腐蚀行为。结果表明，随着载荷和NaCl浓度的增大，试样的断裂时间逐渐缩短，而当增大溶液的pH值时，断裂时间却相对延长。通过扫描电镜对断口的分析表明，在酸性NaCl溶液中，合金呈现出明显的沿晶断裂方式，在紧靠裂纹的前缘处，会形成类似于韧窝的空穴，断口由许多曲曲折折的小平面组成；而在碱性NaCl溶液中，由于断裂所需的时间长，使得试样断口有较大的塑性变形，断口边缘有许多撕裂的片状痕迹。触变成形AZ91D镁合金应力腐蚀过程主要分为钝化膜的破裂、点蚀、裂纹的萌生、裂纹扩展和断裂4个阶段。     

触变成形AZ91D镁合金在NaCl溶液中的应力腐蚀行为研究

通过静载荷试验研究了触变成形AZ91D镁合金在NaCl溶液中的应力腐蚀行为.结果表明,随着载荷和NaCl浓度的增大,试样的断裂时间逐渐缩短,而当增大溶液的pH值时,断裂时间却相对延长.通过扫描电镜对断口的分析表明,在酸性NaCl溶液中,合金呈现出明显的沿晶断裂方式,在紧靠裂纹的前缘处,会形成类似于韧窝的空穴,断口由许多曲曲折折的小平面组成;而在碱性NaCl溶液中,由于断裂所需的时间长,使得试样断口有较大的塑性变形,断口边缘有许多撕裂的片状痕迹.触变成形AZ91D镁合金应力腐蚀过程主要分为钝化膜的破裂、点蚀、裂纹的萌生、裂纹扩展和断裂4个阶段.     

镁合金AZ91D焊接组织及腐蚀行为研究

利用钨极氩弧焊(TIG)、光学显微镜和盐雾腐蚀实验以及电化学测试技术,研究了镁合金AZ91D焊接对焊缝组织及其耐蚀性的影响.实验表明:镁合金AZ91D焊缝组织为比母材晶粒细小的等轴晶粒,提高了焊缝区硬度.焊缝区耐蚀性较母材好,其腐蚀速度与热影响区接近,比母材低1倍.     

镁合金AZ91D的差热分析及凝固组织观察

用差热分析并结合组织观察的方法研究了AZ91D镁合金的凝固相变温度及凝固组织变化特征.通过对AZ91D镁合金差热曲线的分析和不同温度下组织的比较分析,初步确定了该合金的共晶转变温度和液相线温度.同时,通过对不同温度下7个急冷试样的组织观察,分析了AZ91D镁合金在凝固过程中的相变及组织演化特征,并确证了差热分析所得相变温度的准确性.     

AZ91D镁合金阻尼性能的研究

利用动态机械分析仪(DMA)研究了热处理工艺对商业AZ91D镁合金阻尼性能的影响规律.研究结果表明热处理对AZ91 D镁合金的阻尼性能有较明显的影响.时效处理态AZ91D镁合金的临界脱钉应变振幅小于固溶处理态.当应变振幅大于临界应变振幅,合金的阻尼值迅速升高.随着测试温度的升高,合金的阻尼值升高,在临界温度之前以位错阻尼机制为主,当温度超过临界温度则以晶界滑动为主要阻尼机制.     

AZ91D镁合金凝固过程分析

采用差热法以及冷却曲线测定AZ91D镁合金的相变温度,通过金相试验,研究了AZ91D镁合金凝固过程中显微组织的变化,为制定合理的AZ91D镁合金热处理工艺,提高合金力学性能提供了依据.     

热挤压AZ91D镁合金边角料组织和性能的研究

采用热挤压工艺直接热挤出AZ91D镁合金边角料,研究挤压温度对挤压成形镁合金组织和性能的影响,并讨论其断裂行为.结果表明:在450℃热挤压时,晶粒尺寸均匀,组织中已不存在原始边角料之间未打碎的结合面,边角料之间结合较好;在350～450℃之间热挤出时,AZ91D镁合金随挤压温度的升高,抗拉强度和延伸率均增加,当挤压温度...     

AZ91D镁合金直接化学镀镍工艺

为了降低生产成本,研究了AZ91D镁合金直接化学镀镍工艺.借助表面分析技术分析了AZ91D镁合金化学镀镍前处理及直接化学镀镍后的表面形貌,研究了不同工艺条件对镀层表面形貌的影响,测试了镀层与基体的结合情况及镀层结构.结果表明:以硫酸镍为主盐,pH值为5.5～6.5,施镀温度为80～95℃,施镀时间为1.0～2.5h时,可在镁合金表面直接化学沉积一层表面平整、组织致密、与基体结合力良好及硬度较高的非晶态Ni-P合金镀层.     

应变速率对AZ91D镁合金力学行为影响

本文通过静态拉伸试验机和高应变速率冲击拉伸试验装置,对AZ91D压铸镁合金分别进行了不同应变率下(10-4、10-2、300和1400s-1)拉伸力学性能的试验,获得了各应变速率下完整的应力-应变曲线.并通过扫描电镜对其拉伸断口进行分析.试验结果表明,其屈服应力(σs)、拉伸强度(σb)随着应变速率的增加而增加,失稳应变(εb)则随着应变速率的增加而有所减小;而弹性模量则对应变率不敏感.采用John-son-Cook材料模型描述AZ91D镁合金应变速率相关的应力应变本构模型,其拟合结果和实验结果基本相吻合.扫描电镜断口分析结果表明,动态和静态的断裂方式基本相同,都是以准解理断裂特征为主,局部区域伴有解理断裂;存在典型的缩松断裂形貌.     

Effect of Holding Time on Thixotropic Fluidity of Semi-solid AZ91D Magnesium Alloy

To investigate the thixotropic fluidities, microstructures and mechanical properties of semi-solid AZ91D magnesium alloy during reheating, a self-made die set with channels of different sizes were used. The results show that critical forming forces and maximal forming forces could be obtained and related to the holding times in the semi-solid forming process. In the holding time of 0-2700 s, with increasing the holding time, maximal forming force decreased sharply and critical forming force decreased slowly. In the whole thixotropic flowing process, the filling-in was steady and the surface fineness was good. The forming force increased when the slurry changed the flowing direction or flowed from the big-diameter chamber to the small-diameter one. The tensile strength and elongation to failure of the sample after holding time for 2700 s, compared to as-cast sample, are increased by approximately 42.7% and 180%, respectively, and the fractured surfaces presented dimple-like pattern.     

Compressive Deformation of Semi-Solid AZ91D Magnesium Alloy

The compression tests of semi-solid AZ91D Mg alloy have been conducted on a parallel-plate viscometer. The results are as follows. With increasing the compression temperature, the deformation rate or the strain rate of the specimens rises, but the compressive stress continuously decreases; the deformation strain is obviously linear with the compressive stress and independent on compression temperature under a given compression load. In the wake of the compression load being added, the compressive strain increases but the compressive stress decreases clearly; the deformation strain is obviously linear with the compressive stress under different compression load. The mathematical apparent viscosity model about the semi-solid compressed AZ91D Mg alloy has been established, i.e. ηapp=2004.2exp(15.61fs)γ1.317fs-1.3511.     

AZ91D镁合金表面钙系磷酸盐膜层的制备及其耐蚀性

为了降低AZ91D镁合金活泼的化学性质,使其成为耐蚀性更好的医用金属材料,在不同pH值及反应温度等条件下对AZ91D镁合金进行钝化,观察了不同条件下制备的膜层的表面形貌、元素构成,并测试了其电化学性质,研究了磷化的pH值和温度对磷化膜性能的影响。结果表明:磷化液的温度及pH值对磷化膜性能有重要影响,当pH值为2.8,温度为40℃时,制备的磷化膜为针状鳞片、尺寸均一,膜层覆盖最为致密细腻,表面膜层中主要生成了CaHPO_4·2H_2O化合物,即DCPD,还有少量Ca_3(PO_4)_2,膜层在AZ91D表面形成了稳定的钝化层,有效降低了其化学活泼性,大幅提高了其耐蚀性。     

AZ91D镁合金表面熔盐置换扩散涂层组织及耐腐蚀性能研究

采用AlCl3-NaCl熔盐自发置换扩散工艺在AZ91D镁合金表面制备镁铝金属间化合物涂层,并利用开路电位、电化学阻抗方法对镁合金及熔盐置换扩散改性处理试样在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为进行比较研究。结果表明:熔盐自发置换扩散铝涂层在温度为400℃,保温8h的工艺条件下呈现出了明显的分层结构特征。根据组织结构不同,可将其分为:颗粒状形貌的外层和具有网状结构的内层;经表面熔盐自发置换扩散处理后的镁合金试样,腐蚀电位比未改性的AZ91D镁合金大幅提高,膜层阻抗约为未改性的AZ91D镁合金的10倍。     

压铸态AZ91D镁合金搅拌摩擦焊接头微观组织研究

采用搅拌摩擦焊工艺对4mm厚的压铸态AZ91D镁合金进行对接工艺实验,搅拌头旋转速率1500r/min,焊接速率120mm/min;使用光学显微镜和扫描电镜对焊接接头微观组织进行了研究。结果表明:焊缝外观成形美观,但内部存在贯穿型隧道状孔洞缺陷;焊核区为典型的变形-再结晶组织,为细小、均匀的等轴晶;机械-热影响区为变形-部分再结晶组织,热影响区组织形貌与母材相近但伴有轻微的长大现象;焊核区与机械-热影响区的过渡具有以下特征:在前进侧呈现"突变"特征,在后退侧呈现"渐变"特征。     

镁合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的初步研究

空气中由于AZ91D镁合金耐腐蚀性差,影响实际应用.为了弄清腐蚀原因,增加应用效果,作者利用扫描电镜和X射线衍射分析了AZ91D镁合金表面微弧氧化膜的形貌、结构和相组成,并对氧化膜的耐蚀性作了初步试验分析.研究表明,AZ91D微弧氧化膜呈3层结构,外层氧化膜存在一些孔洞;中间层氧化膜疏松、具有较大厚度;内层氧化膜与基体金属结合紧密.氧化膜主要由MgO,MgSiO3,MgAl2O4,Mg3(PO4)2组成.经1周3%NaCl溶液浸泡试验,结果表明微弧氧化膜可以较大程度地提高AZ91D镁合金的耐蚀性,但氧化膜表面富含Si,P的颗粒是易发生腐蚀的电化学活性点,导致氧化膜发生局部腐蚀.     

AZ91D镁合金在NaHCO_3薄液膜下的腐蚀行为

镁合金大气腐蚀的研究十分重要,而目前有关侵蚀性离子HCO_3~-在薄液膜下对镁合金腐蚀行为的研究报道较少。通过阴极极化曲线和电化学阻抗谱研究了AZ91D镁合金在NaHCO_3薄液膜下的腐蚀行为,详细讨论了液膜厚度、NaHCO_3浓度和时间等参数的影响,并用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)进行了表征。结果表明:随着液膜厚度的降低,阴极和阳极过程均受到限制,AZ91D镁合金腐蚀速率变小;NaHCO_3浓度增加会加剧AZ91D在薄液膜下的腐蚀;浸泡24.0 h后,本体溶液中腐蚀表现为均匀腐蚀,主要腐蚀产物为MgCO_3和Al_2O_3,而薄液膜下则表现为局部腐蚀,主要腐蚀产物为MgCO_3,Al_2O_3,MgCO_3·2H_2O和Mg_5(CO_3)_4(OH)_2·5H_2O。     

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.     

镁合金上硫酸镍体系化学镀镍工艺

研究了在AZ91D镁合金上用硫酸镍进行化学镀镍的工艺,对镁合金酸洗、活化、浸锌、化学镀镍等表面处理过程以及镀液成分进行了试验。当用CrO3125g/L和HNO3(68%)110mL/L酸洗,HF(40%)385mL/L活化,用含ZnSO4·7H2O30g/L的浸锌液进行浸锌,采用含NiSO4·6H2O20g/L、NaH2PO2·H2O20g/L的镀镍液进行化学镀镍时,得到的镀层比相同条件下碱式碳酸镍化学镀镍的镀层耐蚀性好。     

Study on microstructure of squeeze casting AZ91D alloy

Abstract

The present paper reports the investigation of the microstructure distribution of squeeze cast AZ91D alloy. The microstructure of squeeze cast AZ91D alloy is not uniform and is composed of four zones, which are chilled layer, segregation zone, pressured crystallisation area and hot spot area respectively. Moreover, in the pressured crystallisation area, the microstructure sequence in the transverse section from the outside to the inside could be divided into four sublayers, such as fine equiaxial dendrite area, dendrite area with a high directivity, confusion dendrite area and disorder dendrite area. The volume fraction of the intermetallic compound Mg₁₇Al₁₂ also varied with the location. The volume fraction of Mg₁₇Al₁₂ in the pressured crystallisation area is the largest except in the segregated zone.