ZK60镁合金ECAP变形组织及力学性能

在300℃温度下对ZK60镁合金进行了不同道次的等通道挤压(ECAP).研究了ECAP挤压对合金显微组织、室温力学性能和高温抗蠕变性能的影响.结果表明,合金铸态组织主要由α-Mg基体、Mg7Zn3相和MgZn相组成.等通道挤压可显著破碎层片状MgZn相并使其趋于弥散分布,同时基体组织也得到细化.挤压2道次后,合金的室温抗拉强度由170MPa增加到250MPa,伸长率由7％增加到17.7％.挤压4道次后,合金的伸长率进一步增加到20％,而抗拉强度却下降至242 MPa;合金的高温蠕变寿命由铸态1.4h延长到44.8h,稳态蠕变速率减小了约一个数量级.     

Gd对ZK60镁合金组织与力学性能的影响

分析了铸态和挤压态ZK60?xGd(x=0~4)合金的组织和相组成,测试了其拉伸力学性能。结果表明,随着Gd含量的增加,铸态组织逐渐细化,Mg?Zn?Gd新相逐渐增多,而MgZn2相逐渐减少直至消失,第二相趋于连续网状分布于晶界处;当 Gd 含量不超过2.98%时,铸态室温拉伸力学性能稍降低。经挤压比λ=40和挤压温度T=593 K的挤压后,组织显著细化,平均晶粒尺寸逐渐减至ZK60?2.98Gd合金的2μm,破碎的第二相沿着挤压方向呈带状分布;挤压态的拉伸力学性能均显著提高：298和473 K时的抗拉强度分别从ZK60合金的355和120 MPa逐渐提高至ZK60?2.98Gd合金的380和164 MPa。挤压态拉伸断口呈现典型的韧性断裂特征。     

二次挤压对挤压和ECAP变形后ZK60镁合金显微组织和力学性能的影响

测试四种状态下ZK60合金的显微组织和力学性能,四种状态分别为：挤压;挤压＋4道次ECAP;挤压＋4道次ECAP＋二次挤压;挤压＋4道次ECAP＋退火＋二次挤压。在室温下成功地进行ZK60的二次挤压,得到超细晶组织。结果表明：ECAP和二次挤压可以显著细化晶粒。挤压＋4道次ECAP＋二次挤压后的ZK60合金的屈服强度为342MPa,但是其伸长率只有0.8%。在二次挤压之前进行退火,ZK60合金的伸长率可以提高到4.5%,而屈服强度基本不变,抗拉强度达到 388 MPa。     

往复挤压变形对ZK60镁合金力学性能的影响

ZK60镁合金经350℃往复挤压8道次后,晶粒尺寸显著细化,平均晶粒尺寸从约20μm细化到约1.5μm,组织均匀性大大改善.经往复挤压后,丝织构转变为{1013}<3032> {1011}<1543>织构,且最大极密度下降.由于组织的细化和织构的改变, ZK60镁合金的室温轴向压缩屈服强度大幅度提高,轴向拉伸屈服强度有所下降.合金的拉压强度差异性基本消除;同时,合金的塑性明显提高,尤其是在压缩条件下,延伸率从15%增加到38%.     

往复挤压快速凝固ZK60合金的组织与力学性能

利用快速凝固和往复挤压制备细晶ZK60合金,并研究合金的组织与力学性能。结果表明,快速凝固薄带晶粒尺寸为1~8μm,2道次往复挤压后,合金晶粒尺寸为3μm,大量10-50 nm的颗粒从基体析出。随着挤压道次增加,沉淀颗粒增多,晶粒未进一步细化;2道次挤压后,合金抗拉强度高达319 MPa;屈服强度随挤压道次增加而增加,经6道次挤压,屈服强度为253 MPa,伸长率和硬度随挤压道次增加变化不大,分别为（7±1）%和（77±1）HV5。力学性能好归因于晶粒细化和弥散分布在基体上细小颗粒的强化作用。     

往复挤压对挤压态ZK60镁合金微观组织和力学性能的影响

在350℃下,对挤压态ZK60镁合金分别进行1、4、8道次的往复挤压变形(CEC)。利用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)观察往复挤压前后ZK60镁合金的微观组织,利用X射线衍射仪(XRD)分析变形前后晶面取向变化,在万能拉伸试验机上测试变形前后镁合金的力学性能,并利用扫描电镜(SEM)观察拉伸断口形貌。往复挤压后的检测结果表明,挤压态ZK60镁合金晶粒显著细化,晶粒尺寸分布较均匀,随着挤压道次增多,晶粒尺寸逐渐减小;1道次变形后组织内产生了大量晶格缺陷,出现了大角度晶界,第二相粒子分布在晶粒内部和晶界上;各晶面衍射峰增强,拉伸断口内存在大量基体撕裂棱和明显的韧窝分布;ZK60镁合金的力学性能变化较大,随着挤压道次增多,伸长率大幅提高,抗拉强度小幅增大,而屈服强度降低。     

时效温度对ZK60镁合金组织和性能的影响

对ZK60镁合金在100～220℃进行时效处理,通过金相组织分析、断口扫描分析及力学性能测试,研究了时效温度对ZK60镁合金的显微组织与力学性能的影响.结果表明:时效处理能明显改善ZK60镁合金的组织和力学性能.其力学性能随时效温度升高呈规律性变化,网络结构是力学性能变化的主要原因.得出ZK60镁合金力学性能的优化时效温度为190℃.     

往复挤压温度对ZK60镁合金组织与性能的影响

采用往复挤压工艺，对ZK60镁合金进行不同温度往复挤压，分析往复挤压温度对组织和性能的影响。结果表明：在315℃、335℃和355℃往复挤压ZK60镁合金，其中335℃时晶粒细化效果最好，材料的综合力学性能最佳。往复挤压工艺可以显著降低ZK60镁合金的热膨胀系数，提高ZK60镁合金的热稳定性。     

热处理工艺对挤压变形ZK60镁合金组织与力学性能的影响

采用硬度检测、拉伸实验、金相分析、TEM分析等方法测试和分析了ZK60合金在铸态、挤压态、固溶态及T5和T6时效态下的硬度、强度和显微组织等。结果表明：ZK60镁合金在塑性变形和不同热处理状态下硬度和强度等力学性能变化明显。经过挤压和T5热处理后，ZK60合金的硬度和强度都大幅度提高。ZK60合金挤压后进行T5处理，其强度要比T6处理的强度明显要高，这与T5状态下合金中析出强化相分布更加密集和细小有关，T6热处理时，由于第二相尺寸以及相互间距都较大，因此强化效果反而不如T5状态。     

ECAP对连铸Cu-Ag合金断口形态及力学性能的影响

采用连续铸造和等径角挤压变形(ECAP)加工集成技术制备Cu-Ag合金,研究其力学性能和相应的拉伸断口形态。研究发现,Cu-Ag合金的强度随着ECAP加工道次和Ag含量的增加而增加,而延伸率却下降。连续铸造和ECAP加工的合金与传统浇铸和ECAP加工的合金相比,缩颈前静态韧性有所提高。同时发现,只有连铸的Cu-Ag合金在断裂前表现出缩颈现象,而经ECAP挤压后试样的断裂变为剪切模式,随着ECAP道次的增加出现不同的剪切断裂角。基于实验结果,讨论了经ECAP挤压后连铸Cu-Ag合金的拉伸断裂机制。     

等通道挤压Mg2Si增强ZK60镁合金的显微组织及力学性能

研究等通道挤压(ECAP)对ZK60+2Si镁合金显微组织、室温力学性能和高温抗蠕变性能的影响。结果表明,合金铸态组织主要由-Mg基体、Mg2Si相和MgZn相组成,等通道挤压可显著碎化原粗大汉字状Mg2Si相并使其趋于弥散分布,同时基体组织也得到细化。挤压4道次后,合金的室温抗拉强度由154.8MPa增加到270MPa,伸长率由4.5%增加到17.5%。挤压6道次后,合金的伸长率进一步增加到21%,而抗拉强度却下降至261MPa;合金的高温蠕变寿命由铸态20h延长到203h,稳态蠕变速率下降了约1个数量级,这主要是因为细小颗粒状MgSi相有效阻止了晶界滑移。     

等通道转角挤压镁合金的微观组织和力学性能

采用自制的90°模具,分析不同的ECAP挤压路径对AZ31镁合金变形后的微观组织和力学性能的影响;对挤压后的试样进行显微组织观察、硬度测试,研究等通道挤压工艺(ECAP)对AZ31镁合金的晶粒细化效果.结果表明:Bc路径晶粒细化效果较好,随着挤压道次增加,晶粒发生细化,7道次后晶粒尺寸由原来的70μm细化到4.8μm左右;硬度值随道次增加显著提高,3道次后达到最大值90.81MPa,之后随道次增加,硬度略有下降,趋于稳定.     

AZ31镁合金不同温度挤压后组织性能研究

研究不同模具温度挤压变形对细晶AZ31镁合金力学性能和织构演变的影响.结果表明,挤压变形显著地细化AZ31镁合金的晶粒,大幅度地提高了材料的抗拉强度和屈服强度,而材料的延伸率变化不大.室温挤压时,材料的抗拉强度和屈服强度分别为322和233 MPa,延伸率为21%.随着模具温度的升高,变形后材料组织中的大角度晶界所占的比例逐渐变大,表明挤压过程中的动态再结晶越来越充分.挤压变形后,形成{0002}基面环形织构,织构强度较原始状态显著减弱.通过综合分析材料的力学性能以及织构分布,发现AZ31镁合金的力学性能取决于材料的晶粒大小与织构分布.     

热处理对ZK60镁合金力学和阻尼性能的影响

采用显微组织观察、拉伸试验、阻尼测试等方法研究了时效处理(T5)、固溶处理(T4)及固溶后时效处理(T6)3种不同热处理工艺对挤压态ZK60镁合金显微组织、力学性能及阻尼性能的影响.研究发现:这3种不同的热处理工艺对ZK60镁合金的抗拉强度、屈服强度及延伸率有一定的影响,但均可使ZK60镁合金的阻尼性能得到不同程度的提高,3种不同热处理工艺对ZK60镁合金阻尼性能的影响规律可通过G-L理论很好解释.     

静磁场对ZK60镁合金组织的影响

试验发现在镁合金的凝固过程中施加静态磁场能有效细化晶粒，减小晶界化合物的厚度，同时，出现了大量细小块状化合物，这有利于提高镁合金的成形性能。     

基于BP神经网络的ZK60镁合金力学性能研究

利用热模拟机对ZK60镁合金进行等温压缩变形实验,建立人工神经网络模型,并通过相关性系数和相对误差评估和验证模型的预测能力。结果表明,所建立的反向传播神经网络模型能够追踪实验值,可以描述ZK60合金在高温变形时各热力学参数之间高度非线性的复杂关系。     

形变热处理对ZK60镁合金组织性能的影响

对ZK60镁合金进行了热挤压、热处理实验,并对挤压态、挤压后T5处理态、挤压后T6处理态试样分别进行了室温拉伸试验,并观察其金相组织.结果表明:铸态ZK60镁合金热挤压后,在晶粒细化同时,有大量细小点状第二相析出,使其综合力学性能明显提高.挤压后直接时效的T5态试样,其抗拉强度比挤压态有所提高,伸长率稍有降低;挤压后经T6处理的试样,抗拉强度和伸长率均比挤压态、挤压+T5态的低.     

热变形对ZK60镁合金组织及性能的影响

对ZK60镁合金进行了平面应变等温压缩试验,并对不同变形条件下压缩试样的微观组织、拉伸性能进行分析.结果表明,ZK60合金热变形后力学性能得到提高,尤其是塑性得到较大改善,伸长率最高达到38％,断口形貌由河流状变为韧窝状,这主要是由于变形过程中产生动态再结晶,使晶粒明显细化;均匀态组织中个别未溶的共晶组织呈点状断续分布于晶界上,这些点状裂纹在变形过程中不易扩展还可能愈合;在300～380℃对均匀态ZK60合金进行平面压缩后,可获得较优的综合力学性能.     

固溶处理对ZK60合金组织及性能的影响

对铸态及固溶处理后的ZK60镁合金的组织、拉伸和锻造性能进行了研究,铸态ZK60镁合金中β相成连续网状分布,力学性能和变形极限较低,经390℃×16h固溶处理后,β相部分或全部溶入基体中,呈不连续点状分布,抗拉强度和屈服强度较铸态提高14%和28%,伸长率(13%)较铸态提高70%.固溶处理后锻造开裂极限达到85%,较铸态提高20%～25%.结果表明,β相的减少使应力集中和裂纹扩展的可能性减小,有效避免了裂纹的产生和传播,明显提高了ZK60合金的力学性能和加工性能.