AZ31镁合金的热变形加工图及其应用

为了确定AZ31镁合金轧制工艺参数,利用Gleeble--3500热模拟试验机进行热压缩试验以测试其热变形行为,并根据动态材料模型理论得到其热加工图.当变形温度为380～400℃、应变速率为3～12 s-1时,功率耗散效率大于30%,属于动态再结晶峰区;在该区域进行异步轧制变形退火处理后得到平均晶粒直径为2.3μm的细晶组织,抗拉强度为322.7MPa,延伸率为19.6%.当应变速率大于15 s-1时,属于流变失稳区,250～300℃低温加工时合金的塑性显著降低,350～400℃高温加工时合金出现混晶组织.     

AZ31镁合金的研究进展

综述了AZ31镁合金基本特征,讨论了主要合金元素对AZ31镁合金组织和性能的影响、AZ31镁合金的力学性能以及AZ31镁合金的晶粒细化、超塑性的研究现状,对AZ31镁合金的发展前景进行分析,指出应加强其成形技术、镁基复合材料和AZ31镁合金基础理论的研究．     

AZ31镁合金的超塑性研究

在温度为400～440℃、应变速率为10-2～10-4 s-1的范围内研究AZ31镁合金的超塑性.结果表明,当应变速率不小于5×10-3 s-1时,AZ31镁合金的超塑性伸长率随着温度的升高而增大.对应变速率敏感指数和拉伸试样的宏观断裂特征分析表明,应变速率敏感指数是影响超塑性的主要因素.当应变速率不大于5×10-4 s-1时,AZ31镁合金在420℃时具有最大伸长率.对断裂试样的颈缩现象和断口空洞的SEM分析表明,空洞是影响超塑性的主要因素.     

AZ31镁合金轧制板材各向异性力学性能研究

在几种厚度的AZ31镁合金轧制板材上沿不同方向取样进行常温单向拉伸和压缩实验,研究了AZ31镁合金轧制板材的各向异性力学性能。基于晶体塑性理论,探讨了织构对金属板材宏观各向异性的影响。分析表明,轧制镁合金板材具有明显的各向异性力学性能及拉压不对称性。在轧制(RD)方向的抗压及抗拉屈服强度明显小于横向(TD),各个方向的抗拉屈服强度明显大于抗压屈服强度。不同轧制工艺对板材的力学性能影响较显著,主要表现在屈服应力不同和延伸率不同。基于实验结果与晶体塑性理论,本文从多角度分析了轧制工艺对AZ31镁合金各向异性力学性能及拉压不对称性行为的影响。     

AZ31镁合金薄板热拉深工艺研究

主要研究了镁合金热拉深工艺过程中,各工艺参数包括拉深温度、压边间隙、润滑条件、拉深速度等对镁合金拉深成形性能的影响．结果表明：在200-275℃间,板厚为1mm的AZ31镁合金薄板具有较佳的热拉深成形性能,可得到最大极限拉深比为2．14杯形拉深件,极限拉深比的大小随上述工艺参数的变化而变化．     

异步轧制AZ31镁合金板材组织

对不同总变形量、道次压下量、轧制温度以及轧制路径等工艺条件下所制备的AZ31镁合金板材的组织进行研究。研究结果表明：异步轧制有利于板材的晶粒细化,其晶粒粒度约为8．9μm,明显小于常规轧制板材的13．2μm;当总变形量由40％增大到80％时,晶粒粒度从40μm左右减小到30μm左右,出现了较多的孪晶;当道次压下量由5％增加到20％时,晶粒粒度从40μm左右减小到10～20μm,孪晶数量也随之减少;当温度由350℃升高到400℃时,晶粒粒度由20μm左右下降到10μm,且大部分晶粒为等轴晶;轧制路径的改变,使板材中的显微组织和孪晶数量产生改变,C路径中的晶粒细小,粒度约为10μm,D路径中的孪晶数量最少。     

铸态AZ31镁合金热变形行为研究

在Gleeble3500热模拟实验机上,对铸态AZ31镁合金进行热压缩实验,获得了变形温度为250～400℃、应变速率为0.005～0.5 s~(-1)条件下镁合金的流变应力曲线,分析了主要工艺参数对AZ31镁合金流变应力的影响规律。结果表明,随着应变的进行,在硬化软化机制共同作用下,材料的流变应力达到峰值应力后缓慢下降,最后基本保持不变,镁合金发生了动态再结晶,;随着温度的升高,应变速率降低,其峰值应力显著下降,可见镁合金属于温度敏感型材料。在此基础上,基于双曲正弦流动应力本构模型,同时考虑塑性变形热和摩擦热的影响,建立了形式简单且具有较高精度的流动应力预测模型。预测值与实验值的相关系数为0.932,该模型能较好地描述铸态AZ31镁合金热变形过程中的流变应力行为。     

AZ31B镁合金板料热拉深性能研究

通过实验研究了成形温度对AZ31B交叉轧制镁合金板料成形性能的影响.结果表明:随着温度的升高(T≤240 ℃),镁合金板料的成形能力提高,在210～240 ℃时,AZ31B镁合金板料具有很好的拉深成形性能,为最佳成形温度范围.     

AZ31镁合金等离子体电解氧化工艺优化

利用四因素（Na2SiO3浓度、KOH浓度、电解氧化电压和电解氧化时间）,三水平的田口正交矩阵设计法优化工艺条件,并用动电位极化曲线扫描评价陶瓷膜的耐腐蚀性能。结果表明：镁合金等离子体电解氧化陶瓷膜的耐腐蚀性能受田口正交矩阵中各水平的影响显著,其中KOH的浓度影响最大;陶瓷膜的耐腐蚀性能的最优实验参数是：Na2SiO3浓度为20 g/L、KOH浓度为4 g/L、电解氧化电压为300 V和电解氧化时间为40 min。     

热轧AZ31镁合金板材高温塑性变形行为

采用Gleeble-1500热/力模拟系统,研究热轧的AZ31镁合金板材在应变速率0.01,0.1,1,5和10 s-1,变形温度473～723 K,预设最大变形量80%条件下的高温塑性变形行为。采用实验得到的真应力-真应变曲线,分析合金流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,计算合金高温变形的材料参数和激活能;用Zener-Hollomon参数法建立合金高温变形的本构关系,并比较实测应力与计算得到的应力。研究结果表明:AZ31镁合金高温变形时受应变速率的影响较大,应变速率小于1 s-1时(573～723 K),合金的真应变接近100%,但当应变速率大于5 s-1时,实验温度范围内合金的真应变都小于60%。AZ31镁合金高温变形的流变应力-应变速率-变形温度的关系可用双曲正弦函数描述,激活能随应变速率和变形温度的提高,从110.4 kJ/mol升高到163.2 kJ/mol。实验获得的AZ31镁合金应力-应变本构方程的计算结果与实验结果较吻合。     

异步轧制AZ31镁合金板材的组织性能研究

采用异速比为1．05的异步轧机,在600K和650K温度下,对AZ31镁合金进行道次压下量分别为5％,10％及20％的异步轧制,并将所得板材与同步轧制板材进行对比．实验结果表明：异步轧制不能从本质上改变AZ31镁合金的基面织构组分,但能在一定程度上削弱（0001）基面织构;异步轧制能减少镁合金板材中的孪晶并促进动态再结晶的发生,使板材的晶粒组织细化和均匀化,从而提高镁合金的塑性变形能力,与同步轧制板材相比,异步轧制板材的室温强度稍有降低,但轧向与横向延伸率均提高了约33％。     

AZ31镁合金板材自动氩弧焊接工艺研究

利用六轴焊接机器人夹持氩弧焊枪进行AZ31镁合金自动氩弧焊接工艺研究,焊后利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能试验机等对焊接接头进行微观组织表征及力学性能测试。结果表明,在焊接电流160 A、焊接速度0.45 m/min、填丝速度0.6 m/min、钨极针与板材距离0.5 mm（前半段）和2.0 mm（后半段）以及保护气体流量16 L/min（正面）和21 L/min（背面）的条件下,能得到外观形貌良好、质量可靠的AZ31镁合金焊接接头。焊接接头的金相组织显示,焊缝区微观组织可清晰地分为母材区,热影响区和熔化区。焊接过程在热影响区和熔化区出现了大量的沉淀相,X射线衍射结果表明,该沉淀相为β Mg17Al12沉淀相。拉伸结果显示,焊接接头的抗拉强度达到了母材的81.02%,在断口观察到了大量的解离面和韧窝的存在,呈现出脆性断裂与韧性断裂相结合的混合断裂特征。     

AZ31镁合金无缝管挤压动态再结晶数值模拟研究

通过热压缩实验得出温度在300~450℃,应变率为0.01~1 s-1时的应力-应变曲线,建立了AZ31镁合金的动态再结晶模型。该模型用于AZ31镁合金无缝管挤压过程中动态再结晶过程的数值模拟,并通过金相观察得以实验验证。结果表明,在挤压速度确定的情况下,挤压温度对动态再结晶分数的影响最为明显。随着挤压温度的升高,动态再结晶体积分数明显增大。预测的动态再结晶体积分数与实验结果吻合。     

AZ31镁合金板温拉伸变形行为的研究

通过采用单向拉伸实验, 在DNS200微机控制电子万能试验机上测定了AZ31变形镁合金板料在不同拉伸速度、不同温度下的力学性能,并分析了其特点和原因.利用实验得出的应力应变数据,建立了Fields-Backofen流变应力模型,模型计算的应力应变曲线与实验所得的数据在290～573 K范围内峰值应力出现之前基本吻合.     

超声波辅助铸轧AZ31镁合金板带的实验研究

将超声波导入杆安装在水平式双辊铸轧机的凝固前沿,进行超声波镁板带的铸轧试验.对超声波铸轧镁板带和普通铸轧镁板带进行金相对比观察表明:普通铸轧镁板带枝晶网胞比较发达,组织不均匀,晶粒平均尺寸(直径)在50～60μm之间;而在镁铸轧过程中施加超声波能够使镁板带组织更加均匀,晶粒细化,晶粒平均尺寸(直径)在20～30μm之间.对镁板带的力学性能测试证实,超声波处理使铸轧镁板带的抗拉强度、屈服强度和延伸率比普通铸轧镁板带的分别提高了22.85%,49.78%和123.06%.     

AZ31镁合金及其焊接接头疲劳性能的研究

研究了AZ31镁合金母材、TIG非承载焊接接头试件在脉动循环载荷作用下的疲劳性能,并与铝合金的疲劳性能进行了比较.     

AZ31镁合金热变形过程中的流变应力

在Gleeble-1500热模拟试验机和UTM5305实验机上以不同的变形条件对AZ31镁合金进行高温热变形试验,研究该材料在高温热变形过程中的真应力应变。研究结果证明:在变形过程中的AZ31镁合金的真应力随应变速率增大、变形温度降低而升高。在压缩变形过程中的真应力峰值、真应变和动态再结晶与拉伸变形过程相比有明显差异;该镁合金热变形过程中的真应力为用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,其压缩拉伸变形激活能分别为132.38 kJ/mol和Q=255.26 kJ/mol.     

喷射沉积AZ31镁合金微观组织与力学性能

采用喷射沉积方法制备了AZ31镁合金沉积柱坯,利用热轧作为后续加工,研究了镁合金的组织变化及材料的性能.实验结果表明:沉积态合金组织均匀,晶粒细小(平均晶粒尺寸约为20μm);热轧变形的致密化过程、动态再结晶以及退火再结晶使合金具有良好的组织结构和力学性能;轧制态试样断口呈现为脆性解理断裂方式,退火态试样断口则表现为脆性和韧性断裂混合机制.     

AZ31镁合金铸造夹杂成因分析及防止

以AZ31铸态镁合金铸锭检测时发现的严重夹杂为研究对象,采用金相显微镜、扫描电镜等手段对夹杂物的形貌和分布进行了分析,使用能谱定量分析确定了夹杂物主要为Al-Mn相及铝锌碳氧化物.通过改进铸造工艺实现了夹杂物的防止,并对夹杂物成因进行分析讨论,提出了通过熔炼工艺和铸造工艺改善熔体质量的解决方案.     

AZ31镁合金薄板的交流钨极氩弧焊

探讨了氩弧焊工艺参数对镁合金焊接接头质量的影响，采用金相显微镜，对AZ31镁合金薄板TIG焊接接头进行了微观组织观察、用X-射线衍射仪等分析测试手段对相组成和力学性能进行了分析，结果发现：焊接电流为40A和45A时，焊接接头的力学性能最好，(σb为205MPa)，为母材强度的80％左右，断裂总是发生在热影响区，焊缝区组织呈细小的等轴晶，主要存在α-Mg和Mg17Al12两种相，热影响区组织较粗大。