预制孪晶对AZ31镁合金板材高速变形行为的影响

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)测试预孪晶AZ31镁合金板材在应变速率分别约为800、1200和1600 s-1时的动态真应力-真应变曲线.通过自编程软件及电子背散射衍射(EBSD)技术分析预孪晶试样在高应变速率前后微观组织和织构的演变.结果表明:沿横向(TD)预压缩后再沿着轧制方向(RD)复合预压缩可促进AZ31镁...     

应变速率对AZ31挤压变形镁合金力学行为的影响

通过静态拉伸试验机和高应变速率冲击拉伸试验装置,对AZ31挤压镁合金分别进行了不同应变率下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。结果表明,其屈服应力、拉伸强度随着应变速率的增加而增加,失稳应变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Johnson-Cook材料模型描述AZ31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。     

高应变速率下AZ31B镁合金的压缩变形组织

采用分离式Hopkinson杆在应变速率为496～2 120 s-1范围对挤压态AZ31B镁合金进行了高速冲击压缩实验,并采用金相显微镜对压缩后镁合金的组织演变规律进行研究.结果表明:在不同应变速率下变形时,挤压态AZ31镁合金的应力-应变曲线几乎重合,说明AZ31B镁合金的应力对应变速率不敏感;但其显微组织变化对应变速率非常敏感,当变形速率较低时,其组织几乎全部由孪晶组成;当应变速率增加时,孪晶数量减少;在应变速率相对较低时(496 s-1),镁合金变形主要以孪生方式进行;当应变速率较高时(2 120 s-1),除孪晶变形之外,柱面滑移和锥面滑移也可能启动以协调变形.     

挤压态AM30镁合金的动态力学行为及变形机制

采用分离式Hopkinson压杆和反射式拉杆装置在室温对挤压态AM30镁合金进行动态压缩和拉伸试验,分析AM30镁合金在沿挤压方向(ED)和横向(TD)压缩和拉伸时的变形机制,计算AM30镁合金在ED和TD方向压缩和拉伸时的应变速率敏感系数,并通过SEM观察断口形貌。结果表明:沿ED方向压缩时,拉伸孪晶{1012}1120是主要变形机制,屈服强度对应变速率不敏感;沿ED方向拉伸以及TD方向压缩和拉伸时,拉伸孪晶不能启动,位错滑移参与变形,应变速率敏感系数提高;AM30镁合金在ED方向表现出很强的拉压不对称性,压缩/拉伸屈强比约为0.38,在TD方向则无明显的拉压不对称性;AM30镁合金在动态压缩和拉伸时断口形貌呈韧脆混合的断裂特征。     

基于镁合金{1012}孪生的织构调整及屈服行为演变

研究挤压态镁合金沿挤压方向预压缩对随后沿ED方向拉伸以及垂直于ED方向压缩屈服行为的影响。结果表明:在所研究的1%~9%压缩预变形范围内,不同预变形量对随后沿.ED方向拉伸的屈服影响几乎一样,都能使沿挤压方向拉伸屈服强度下降到约120 MPa,这几乎与沿挤压方向压缩屈服强度122 MPa一致;沿ED方向预压缩将导致垂直于ED方向压缩屈服强度显著增加,且不同预变形量对随后沿垂直于ED方向压缩的屈服行为影响几乎一致。造成不同施载方向屈服行为不一样的原因是不同施载方向孪生变体的最大施密特因子值不同。最大施密特因子值越大,孪生启动时的临界剪切应力越小,屈服强度也就越低。     

高应变速率对挤压态AZ61镁合金力学行为的影响

采用光学显微镜对挤压态AZ61镁合金的显微组织进行了观察,利用Hopkinson杆杆测试技术对挤压态AZ61镁合金进行了高应变速率冲击拉伸试验,测定了该合金在不同应变速率下的完整动态应力-应变曲线;对该合金在高应变速率下动态应力-应变行为及其应变速率对挤压态AZ61镁合金的屈服行为及其断裂机制的影响进行了分析.结果表明,在整个加载过程中,材料的弹性模量变化很小;在拉伸过程中,该材料表现出明显的屈服点.随着应变速率的增加,材料的抗拉强度相应增大,失稳应变相应减小,但表现出的应变速率强化效应不明显.采用SEM对其断口进行分析,结果表明挤压态AZ61镁合金拉伸断口对应变速率不敏感,表现为以韧性为主伴有少量解理特征的混合断裂.     

应变速率与温度对AZ31B镁合金板材各向异性的影响

由于镁合金复杂的变形机制以及现有制备工艺不够成熟,导致其各向异性明显,力学性能不太稳定,对镁合金成形性能有较大影响,因此,对镁合金板材各向异性的深入研究具有非常重要的意义。对AZ31B镁合金轧制板材进行了单向拉伸试验,主要研究其在不同应变速率和不同温度条件下的各向异性。结果表明:室温下,AZ31B镁合金力学性能随着应变速率的变化呈现出不同程度的各向异性,且45°方向试样的力学性能优于其他两个方向的;随着温度的升高,其力学性能的变化趋势在三个方向上均一致,强度的各向异性行为逐渐减弱,当温度升高到400℃时,强度的各向异性现象基本消失。     

挤压态AZ31B镁合金动态拉压不对称性分析

为了研究挤压态AZ31B镁合金在高应变速率下的拉压不对称性,对挤压态AZ31B镁合金进行了织构分析.采用分离式Hopkinson压杆和反射式拉杆装置分别沿挤压方向和垂直挤压方向进行了动态压缩和拉伸试验,应变速率范围在500～2650 s-1之间.结果表明,由于在挤压过程中形成了基面织构,沿挤压方向压缩时,拉伸孪晶{1012}<1120>容易启动,屈服强度对应变速率不敏感,且屈服强度较低;沿挤压方向拉伸时,拉伸孪晶不能启动,压缩孪晶{1011}<1120>和非基面滑移是其主要的塑性变形机制,合金屈服强度较高;合金在压缩和拉伸时表现出很强的拉压不对称性,压缩屈服强度与屈服强度的比值约为0.30.垂直于挤压方向拉伸和压缩时,没有表现出拉压不对称性.     

应变速率对AZ61镁合金动态再结晶行为的影响

采用光学显微镜、SEM/EBSD和组织定量分析技术研究AZ61镁合金在623 K、3×10-5~3×10-1 s-1下单向压缩时变形和动态再结晶行为。结果表明:AZ61镁合金的流变应力和动态再结晶行为强烈地受到应变速率的影响;随着应变速率的提高,稳态流变应力对应变速率的敏感性逐渐减弱,而峰值应力对应变速率的敏感性却呈先减弱后又显著增强的趋势。提高应变速率可加快动态再结晶进程,但高速变形初期产生更多的粗大{1012}孪晶,不利于完全再结晶而导致稳态时的再结晶体积分数反而较低;在中低应变速率下动态再结晶以晶界弓出形核为主,而在高应变速率下则主要通过孪晶分割来进行;由应变速率引起变形机制的变化是导致不同动态再结晶行为的原因。     

AZ31B镁合金薄板的单向拉伸行为实验研究

在Gleeble-3500热模拟试验机上对AZ31B镁合金薄板(0.6 mm)拉伸试样在100～350℃的温度范围和1×10-1～1×10-3s-1的应变速率范围内进行了的单向拉伸实验,根据实验结果对AZ31B镁合金薄板的力学性能进行了分析.结果表明:AZ31B镁合金薄板在较低变形温度100～150℃时,应变速率对流动应力的影响不大;相比之下应变速率对AZ31B镁合金的断裂伸长率却有一定的影响,提高应变速率会降低材料的伸长率;在较高变形温度(200℃以上)时,应变速率对流动应力的影响比较明显,表现出显著的应变速率敏感性.     

应变路径变化对AZ31镁合金力学行为的影响

以挤压态AZ31镁合金棒材为原材料,在室温下沿着∥ED和⊥ED的方向进行预变形实验,模拟二辊皮尔格冷轧过程中减壁段横截面瞬时变形应力状态,接着对预变形试样取样进行二次压缩,利用电子背散射衍射（EBSD）对2次变形之后的微观结构进行表征。研究了应变路径变化情况下组织和织构对力学行为的影响。结果表明,预变形使AZ31镁合金的屈服强度提高,其主要原因是预变形产生的拉伸孪晶导致晶粒细化和位错密度增加。并且孪晶的出现会改变晶粒的取向,基面织构弱化（或孪生织构增强）在改善AZ31镁合金力学性能方面可能起到更重要的作用。∥ED-3%和⊥ED-3%试样的屈服强度分别提高了66.7%和6.6%。     

Deformation Behavior of AZ31 Magnesium Alloy During Tension at Moderate Temperatures

The mechanical properties and deformation mechanisms have been studied by tension testing at temperatures between 373 and 523 K and at strain rates ranging from 10⁻¹ to 10⁻³ s⁻¹. The experimental results show that the plasticity improves significantly with temperature and decreases obviously with increasing strain rate. When the temperature is below the recrystallization temperature, twinning and dislocation slip have been proven to be the dominant model of plastic deformation. With the temperature increasing, some DRXed grains can be observed at the twinned regions and grain boundaries, suggesting that both twinning-induced DRX and continuous DRX occurred in the deformation process.     

氟处理对AZ31B镁合金生物耐蚀降解行为的影响

采用低温化学方法在AZ31B镁合金表面制备出氟涂层,并研究了涂层的表面特征,氟处理后AZ31B镁合金在模拟体液中的腐蚀行为。结果表明,氟涂层均匀致密,与基体结合良好。经氟处理后的AZ31B镁合金的耐蚀性能有较大提高,其在模拟体液中的降解缓慢,合金浸泡后溶液的pH值保持在7.5~8.8之间,有效降低了合金降解而引起的碱性增强趋势。氟涂层在模拟体液中会逐渐转化为Ca3(PO4)2,新生成的表面膜会继续起到保护合金基体的作用。     

冲击载荷作用下AZ31镁合金中的变形局域化

为了揭示镁合金在高应变率载荷作用下容易发生变形局域化的机理,采用分离式Hopkinson杆对AZ31镁合金进行冲击压缩和拉伸试验,而后对冲击后的试样进行变形机制分析.分析表明:镁合金的变形局域化区域也和钛合金等材料中的绝热剪切带区域一样由细小晶粒组成,但是这种细小晶粒不是由于动态再结晶所致,而是由大致相同的连接成线的晶体学取向的晶粒在外载荷作用下大量孪生变形造成的.     

AZ31B镁合金拉伸应力-应变和再结晶组织

通过单向热拉伸试验和金相显微组织观察研究了AZ31B薄板热变形过程及变形前后的再结晶组织.结果表明:160～400℃的热拉伸应力-应变曲线具有3个特征温度区间,且明显区别于室温的应力-应变曲线.薄板制备方式和退火制度对应力峰值有较大影响.在160～200℃热变形中,发生了不完全静态和动态再结晶.最佳热变形参数为:变形温度为260～320℃,变形前静态再结晶时间为12～18 min,应变速率为1×10-3s-1.此时延伸率δ达925%～137%,可获得均匀分布的细小等轴动态再结晶组织.     

AZ31镁合金在人工血浆中的动态降解行为

通过AZ31镁合金在人工血浆中的浸泡实验和动/静态降解析氢实验,研究了AZ31镁合金的动态降解行为。人工血浆溶液的循环更新对镁合金的降解具有一定的影响,溶液的更新可以保持其pH值的稳定,促进镁合金的降解;在动/静态降解析氢实验中,对镁合金表面降解形貌的扫描电镜(SEM)观测表明,镁合金在动态实验中除了点腐蚀行为外,还存在冲刷腐蚀。由析氢速率对比结果显示,镁合金在人工血浆中动态实验比静态实验的降解速率更快。     

AZ31B镁合金铸轧板材组织及力学性能研究

运用光学显微镜、扫描电镜及万能拉伸试验机等检测分析手段对AZ31B镁合金铸轧板材组织和力学性能进行了研究。结果表明,该合金由等轴枝晶和变形枝晶组成,共晶体组织主要由β-Mg17Al12和少量β-Mg17(AlZn)12相组成,晶内弥散分布着细小圆状Al8Mn5析出相。AZ31B镁合金铸轧板材在轧向(RD)和横向(TD)的抗拉强度分别达到250MPa和200 MPa,伸长率分别为5.5%和6.0%,断裂类型分别为脆性解理断裂和准解理断裂。     

AZ31B镁合金线切割

通过对AZ31B镁合金挤压棒料线切割(WEDM)的操作实践,试验结果表明影响镁合金线切割面质量的主要因素是钼丝进给速度、线切割电参数,即随钼丝进给速度的增大,切割表面粗糙度增加.当电压为5V,电流为2.2A时,切割面质量最好.     

Effect of Shot Peening on Mechanical Properties and Ballistic Resistance of Magnesium Alloy AZ31B

Metal Science and Heat Treatment - The effect of shot peening on mechanical properties and ballistic resistance of plates from magnesium alloy AZ31B 25 × 300 × 300 mm in size to the...