粗晶粒铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能

研究了具有较大晶粒尺寸铸轧态AZ31镁合金的高温拉伸性能。通过热处理获得晶粒尺寸d=27.8μm的板材,对不同试样,在温度分别为300,350,400,450℃恒温条件下,以10~(-3)s~(-1)和10~(-2)s~(-1)恒定拉伸速率对试样进行拉伸至失效实验。结果表明,粗晶粒AZ31镁合金在450℃和10~(-3)s~(-1)条件下达到最大的延伸率106.7%。拉伸试样断口形貌的分析表明,450℃时出现丝状物质是合金出现液态Zn的结果。少量的液相可以释放应力集中和协调此时的变形过程。与细晶粒铸轧态AZ31相比,在拉伸条件相同和晶粒尺寸不同的情况下,粗晶粒的塑形较低,其原因是晶界滑移在变形时所作贡献少。     

粗晶粒铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能

研究了具有较大晶粒尺寸铸轧态AZ31镁合金的高温拉伸性能。通过热处理获得晶粒尺寸d=27.8μm的板材,对不同试样,在温度分别为300,350,400,450℃恒温条件下,以10^-3s^-1和10^-2s^-1恒定拉伸速率对试样进行拉伸至失效实验。结果表明,粗晶粒AZ31镁合金在450℃和10^-3s^-1条件下达到最大的延伸率106.7%。拉伸试样断口形貌的分析表明,450℃时出现丝状物质是合金出现液态Zn的结果。少量的液相可以释放应力集中和协调此时的变形过程。与细晶粒铸轧态AZ31相比,在拉伸条件相同和晶粒尺寸不同的情况下,粗晶粒的塑形较低,其原因是晶界滑移在变形时所作贡献少。     

镁合金AZ31动态再结晶行为的取向成像分析

利用背散射电子衍射(EBSD)取向成像技术分析了具有不同初始织构的镁合金AZ31动态再结晶晶粒的取向特征以及与相邻的形变晶粒的取向关系.结果表明:不同初始织构以及不同应变量下动态再结晶新晶粒与形变晶粒的取向都相近,说明动态再结晶以连续方式进行,即亚晶转动方式.随形变量的增加,不同初始织构试样的晶粒都转向基面取向,但菊池带衬度图像显示大的形变晶粒内部很少有亚晶界存在并且菊池带质量高,说明塑性滑移机制仍在起很大作用但在靠近晶界处发生,形变晶粒是通过平行于压缩面方向剪切晶界而逐渐消失的.动态再结晶晶粒与相邻形变晶粒的取向差表明不同初始织构造成不同的取向差,但总的趋势是相同的.     

AZ31B合金的铸轧组织

利用金相及扫描电镜对AZ31B 合金热模拟和铸轧样组织结构进行研究.研究结果表明在不同应变量下,热模拟样品的晶粒粒度均随应变速率的增加而减小,而当其他条件相同时,变形量越大晶粒粒度越小,冷却强度降低,合金呈典型铸态组织;利用铸轧技术生产的AZ31B 合金,当应变速率一定时,随着初始铸轧温度的降低,铸轧态板材的树枝晶粒度逐渐减小;而在初始铸轧温度一定时,随着应变速率的增大,铸轧态合金板材的树枝晶粒度也逐渐减小;而随着应变速率的提高,树枝晶沿轧向呈流线状排列的趋势增强;在AZ31B 合金铸轧过程中,轧制力不能太大,否则容易引起热裂.     

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镁合金变形行为的热/力模拟

采用GLEEBLE-1500热／力模拟机在变形温度为423～723K,应变速率为0．01～10s^-1,最大变形量为60％的条件下对铸态AZ31镁合金进行热／力模拟研究,并结合热变形后显微组织,分析合金力学性能与显微组织之间的关系。研究结果表明：应变速率和变形温度是影响变形激活能的关键参数;当变形温度一定时,流变应力和应变速率之间呈线性关系,合金的变形激活能在523～573K时变化不大,而在大于573K时增大较快,可用包含Arrheniues项的参数Z描述AZ31镁合金热压缩变形的流变应力行为。     

异步轧制对AZ31镁合金静态再结晶及晶粒细化的影响

研究了AZ31镁合金薄板在异步轧制过程中,异速比、压下率及退火工艺对其退火晶粒尺寸的影响.结果表明:适当提高轧制异速比和道次压下率能够显著细化晶粒,但是异速比过高时,轧辊与轧件会产生相对滑动,细化晶粒效果降低,其中异速比为1.3时,细化晶粒效果最佳;剪切作用使镁合金中孪晶数量及分布均匀程度提高,位错缠结被"切碎",畸变能得以更均匀地分布于变形体内,是异步轧制具有良好晶粒细化效果的主要原因;此外,合理的异步轧制工艺还能缩短镁合金板带所需的中间退火和成品退火时间.     

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。     

变形条件对AZ31镁合金冷压缩过程中孪生的影响

在新三思拉伸试验机CMT-5150上对均匀态AZ31镁合金进行室温压缩试验,研究了在变形量分别为5%、7.5%、10%、12.5%、15%以及变形速率分别为0.5、1、2、4mm/min时压缩变形组织中孪晶的形态与分布。结果表明:在压缩变形初期,只有少量晶粒内出现孪晶,孪晶较宽;而在压缩变形末期,孪晶几乎分布于所有晶粒中,且出现了细而长的孪晶。孪晶分数随变形程度的增大而上升。随着变形速率的增大,孪晶形态变细,且其密度增大,试样的屈服强度和抗压强度都升高。     

AZ31镁合金在模拟体液中的腐蚀行为研究

采用析氢实验和电化学测试技术,并结合三维显微技术研究H2PO-4、HCO-3以及pH值对AZ31镁合金在模拟体液中腐蚀行为的影响。结果表明,H2PO-4和HCO-3对AZ31镁合金在NaCl溶液中的腐蚀具有一定的缓蚀效果,在NaCl+KH2PO4和NaCl+NaHCO3溶液中浸泡54h后,AZ31镁合金表面起伏幅度由在NaCl溶液中的150μm分别降至55μm和80μm左右,但表面均出现不同程度的局部腐蚀倾向;随着pH值上升,AZ31镁合金在Hank’s液中的腐蚀速率下降,但pH值越高,AZ31镁合金在受到阳极极化时的局部腐蚀倾向也越大。     

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镁合金微区电偶腐蚀的数值研究

结合水平集函数方法及移动网格技术,利用有限元法模拟分析了离散型β相分布和连续型β相分布的AZ31镁合金在NaCl溶液中的腐蚀行为,通过解Nernst-Planck方程得到腐蚀过程中AZ31镁合金/NaCl界面的电势、氯离子及镁离子浓度分布,并通过扫描离子选择性电极实验验证了此模拟方法的可行性.模拟分析表明,当β相离散分布在α相周边时,在与β相相邻的α相区域腐蚀速率最快,形成腐蚀缩颈坑,坑内氯离子富集,进一步加速了α相的腐蚀,最终β相逐渐脱离合金进入溶液;当β相连续分布在α相周边时,α相不断被腐蚀,最终α相全部溶解而只剩β相,求解随即停止.扫描离子选择性电极实验结果表明此模拟模型可以对镁合金的电化学腐蚀进行较好预测和判断.     

Development of liquid-nitrogen-cooling friction stir spot welding for AZ31 magnesium alloy joints

A liquid-nitrogen-cooling friction stir spot welding (C-FSSW) technology was developed for welding AZ31 magnesium alloy sheets. The liquid-nitrogen cooling degraded the deformability of the welded materials such that the width of interfacial cracks increased with increasing cooling time. The grain size of the stirred zone (SZ) and the heat-affected zone (HAZ) of the C-FSSW-welded joints decreased, whereas that of the thermomechanically affected zone (TMAZ) increased with increasing cooling time. The maximum tensile shear load of the C-FSSW-welded joints welded with a cooling time of 5 or 7 s was larger than that of the friction stir spot welding (FSSW)-welded joint, and the tensile shear load decreased with increasing cooling time. The microhardness of the C-FSSW-welded joints was greater than that of the FSSW-welded joint. Moreover, the microhardness of the SZ and the HAZ of the C-FSSW-welded joints increased, whereas that of the TMAZ decreased, with increasing cooling time.     

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。     

镁合金双辊铸轧机侧封板的温度场及热应力场的模拟分析

介绍了国内外的固体侧封技术,分析了侧封板的破损原因和提高侧封使用寿命的方法,设计了整体式和组合式的侧封板并对侧封板的顶紧装置和材料进行了研究.发现硅酸钙质耐火材料制作的整体式侧封板具有较好的性能,适合镁合金铸轧.用ANSYS软件数值模拟对比了整体式和组合式侧封板的温度场和应力场.结果证明,硅酸钙质和BN质组合式侧封板更有效地改善了使用效果和铸轧的稳定性.     

间断变形工艺提高AZ31镁合金超塑性的研究

研究间断变形工艺对AZ31镁合金超塑性的影响.结果表明,当温度为400～440℃、应变速率小于5×10-4 s-1时,间断变形工艺可以显著提高AZ31镁合金的超塑性.计算了空洞体积分数与空洞数量的关系.结果表明,空洞体积分数与空洞数量呈正比.对拉伸试样断口形貌的分析表明,间断变形减少了空洞数量,因而减小了空洞体积分数,提高了超塑性伸长率.     

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。     

工业态AZ31B镁合金薄板的拉伸性能与组织变化

对厚度为0.8 mm的工业态AZ31B镁合金薄板在室温至400℃条件下进行了轴向拉伸实验,研究了变形过程中的组织与性能变化.结果表明,室温至100℃变形时,显微组织中出现少量孪晶;而200℃及以上变形时发生了动态再结晶.室温下AZ31B镬合全薄板具有较高的强度和较好的塑性;随着变形温度的升高,塑性增加,并呈现出低温超塑性或高应变速率超塑性特征.     

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。     

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.