定向凝固AZ31镁合金组织、晶粒取向和力学性能的研究

为了制备大直径定向凝固镁合金铸件,使用自行设计的定向凝固炉制备出直径为85 mm的AZ31镁合金铸锭,对其组织、晶粒取向和不同温度的力学性能进行了研究。结果表明:使用该方法制备的AZ31铸锭组织为与竖直方向基本平行的的柱状枝晶,第二相弥散分布于枝晶间。晶粒生长方向主要为[1012]和[1013]。定向凝固AZ31在150℃时有较低的抗拉强度和较高的伸长率,说明在该温度下定型凝固AZ31有较优良的塑性变形能力。     

AZ91D镁合金自孕育流变压铸组织及性能

采用自孕育制浆结合高压压铸制备了AZ91D镁合金流变压铸件,研究了浆料保温时间对其凝固组织及力学性能的影响,采用能谱分析了液态压铸和半固态压铸组织及成分差异的原因,利用光学显微镜和扫描电镜观察了压铸件不同部位的凝固组织。结果表明:自孕育流变压铸能够细化AZ91D镁合金液态压铸组织,获得近球状初生α-Mg晶粒,且自孕育流变压铸过程形成的二次α-Mg晶粒相比液态压铸过程形成的细小激冷晶,Al元素含量显著升高;浆料保温时间只影响流变压铸件初生α-Mg晶粒,不影响二次凝固组织;采用自孕育流变压铸能够显著提高压铸件力学性能,并在保温3 min时达到最佳综合力学性能。     

AZ91D镁合金挤压铸造组织与性能的研究

采用间接式挤压铸造成形工艺,研究了AZ91D镁合金的挤压铸造组织和力学性能。试验结果表明,由于压力损失和铸件壁厚的影响,导致铸件不同部位的凝固组织和力学性能不同。挤压铸造镁合金组织中初生α-Mg相晶粒平均尺寸为25~30μm左右,抗拉强度和伸长率分别为220MPa和2.5%;不但晶粒尺寸比半固态流变压铸成形的细小,而且其力学性能也更高。     

定向凝固对AZ31镁合金凝固组织的影响

通过对AZ31镁合金的定向凝固组织的观察,发现拉速对组织的影响规律:随着拉速的降低,晶粒数明显减少,当拉速≤10μm/s时可以获得稳定的定向凝固组织.     

连续变断面循环挤压对AZ31镁合金组织与力学性能的影响

采用连续变断面循环挤压技术及新型复合模具对AZ31镁合金进行挤压变形,分析织构演变和循环次数对AZ31镁合金的组织和力学性能的影响。结果表明:AZ31镁合金经过3次循环的变形,上下端平均晶粒尺寸由母材的29.4μm细化到6.1μm,显微硬度提高了18.4 HV,水平方向和轴向的抗拉强度均得到显著提高,轴向的伸长率得提高15.1%,并且宏观织构显示晶粒取向发生了定向转变。     

Gd含量对AZ31合金组织和性能的影响

利用金属型铸造制备了不同Gd含量的AZ31镁合金试样,借助光学显微镜、扫描电镜、力学性能测试等方法,研究了不同Gd含量对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着Gd含量的增加,晶粒的尺寸大小逐渐减小。当Gd含量为1.5%时,晶粒细化效果最好,抗拉强度和伸长率最高,布氏硬度最大。     

快速凝固制备Mg-Al-Zn合金薄带

镁合金的力学性能、抗腐蚀性能及室温塑性都较差,至今它的应用仍受到限制。快速凝固通过改善合金的微观结构,是克服上述局限的有效方法之一。采用双辊旋铸技术快淬制备AZ31镁合金薄带。对双辊转速对薄带厚度及其微观硬度的影响进行了分析。微观硬度随双辊转速的提高而提高。然而,由于AZ31镁合金的Al、Zn含量过少,固溶有限,所以由热处理引起的析出相强化有限,这也是由热处理所引起的微观硬度增幅不大的原因。所以,对AZ31镁合金进行强化处理,应该采用快速凝固细化晶粒的方法较为有效。     

AZ31镁合金轧制变形后组织性能研究

本文研究了不同轧制变形量和轧制速度对AZ31镁合金板材微观组织和力学性能的影响。轧制变形可显著细化AZ31镁合金板材的晶粒尺寸并提高其综合力学性能。当轧制速度为5m/min,轧制变形量为50%时,板材平均晶粒尺寸最细可达到9μm,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高到280MPa、180MPa和30%以上,同时探讨了AZ31镁合金屈服强度与晶粒大小之间的关系。在大量AZ31镁合金轧制相关文献和本文一系列实验研究的基础上,对比分析了不同轧制工艺对AZ31镁合金综合力学性能的影响。研究表明,本文所采用轧制工艺可显著提高AZ31镁合金板材的综合力学性能,同时降低板材轧向和横向的各向异性。     

Sr,Y对AZ31镁合金显微组织与力学性能的影响

用金属型铸造法制备了不同Sr、Y含量的AZ31镁合金试样,借助光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、XRD、力学性能测试等方法研究了Sr、Y对AZ31镁合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,微量Sr的添加可细化AZ31镁合金的显微组织,并且在晶界处有杆状的Al4Sr形成;微量的Sr、Y复合添加可使AZ31镁合金显微组织更加细化,晶内有颗粒状的Al2Y析出,同时β-Mg17Al12相消失;合金的常温和高温力学性能随Sr、Y的添加有明显提高。     

AZ31镁合金定向凝固的有限元模拟

定向凝固技术是获得新型功能材料的一种重要手段。基于有限元算法,对采用传统法和定向凝固法铸造的AZ31镁合金内部温度、应力、应变分别进行了仿真模拟。结果表明,采用定向凝固法铸造的AZ31镁合金,其内部温度为单相分布,更有利于形成柱状晶,从而提高Az31镁合金的性能。     

热挤压工艺对AZ31镁合金组织与力学性能的影响

在不同挤压条件下对AZ31镁合金进行了热挤压试验,并对挤压前后材料组织与力学性能的变化进行了分析.研究结果表明,AZ31镁合金热挤压时发生了动态再结晶,材料组织比铸态时细化,力学性能大幅度提高;AZ31镁合金挤压后的组织及力学性能受挤压温度及冷却方式影响,在本试验范围内,AZ31镁合金在623 K挤压后空冷得到的组织均匀细小,力学性能良好.     

轧制工艺对AZ31B镁合金薄板组织与性能的影响

研究了轧制温度和轧制速度对AZ31B镁合金薄板微观组织演变和力学性能的影响。结果表明,轧辊加热有利于镁合金薄板成型;AZ31B镁合金在低温或低速轧制时薄板纵向组织为大量的切变带,切变带区域包含大量孪晶组织,横向组织为含极少量孪晶的等轴晶组织;在轧制温度为400℃和轧制速度为16m/min轧制时,由于动态再结晶,横纵截面组织均为等轴晶。AZ31镁合金薄板的最佳轧制制度为轧辊温度为70℃、轧制温度为400℃、轧制速度为6m/min,此工艺轧制的薄板横向抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为350MPa、300MPa和12%,纵向为345MPa、290MPa和11.2%,纵向与横向性能差别明显减小。     

退火温度对大变形热轧AZ31镁合金板材力学性能的影响

采用热挤压态AZ31变形镁合金板坯,研究了退火温度对大变形热轧AZ31变形镁合金板材力学性能的影响.结果表明:随着退火温度的升高,变形镁合金板材的抗拉强度和屈服强度减小,伸长率呈线性增加趋势,硬度和杯突值均降低.变形镁合金板材的力学性能与其晶粒尺寸和组织均匀性密切相关.     

Microstructure and mechanical properties of a basal textured AZ31 magnesium alloy cryorolled at liquid-nitrogen temperature

A strongly basal textured AZ31 magnesium alloy were cryorolled at liquid-nitrogen temperature at various strains. The microstructure and texture of the rolled sheets have been investigated using electron backscatter diffraction (EBSD) and X-ray diffraction. The microstructural and textural evolutions of the AZ31 magnesium alloy during cryorolling have been discussed. A lot of twins were observed in the rolled sheets. The influence of strain on the twin types and variant selection during cryorolling for the magnesium alloy has been discussed quantitatively based on the orientation data collected using EBSD. The influence of the twins on the microstructural and textural evolutions for the AZ31 magnesium alloy during cryorolling has also been discussed. The mechanical properties of the cryorolled sheets were tested by uniaxial tensile tests at the ambient temperature with a strain rate 10^-3s^-1 in the tensile direction respectively along the rolling and transverse directions of the rolled sheets. The relationships between the mechanical properties and microstructure of the cryorolled sheets have been discussed in the present work. The active twinning during rolling at that cryogenic temperature has been found to play an important role in influencing the microstructure, texture, as well as the mechanical properties of the AZ31 magnesium alloy.     

高精度AZ31镁合金薄壁管件等温挤压后的组织与性能

研究了不同条件下AZ3l镁合金管材的等温挤压情况,并对挤压前后材料组织与力学性能的变化进行了分析.研究结果表明,AZ31镁合金热挤压时发生了动态再结晶,材料组织比铸态时细化,力学性能大幅度提高;在(653±10)K挤压温度范围内金属流动均匀,挤出管材尺寸精度较高,力学性能良好;从综合性能看,AZ31镁合金挤压产品的合适退火工艺为573 K × 2 h;此时管材的机械拉伸强度为260 MPa,伸长率为23%.     

累积叠轧温度对AZ31镁合金组织和性能的影响

通过光学显微镜、室温拉伸试验、显微硬度计、X射线衍射仪、扫描电镜等方法研究了累积叠轧温度对AZ31镁合金晶粒尺寸、基面织构、界面结合情况及力学性能的影响。结果表明:3道次累积叠轧后的AZ31镁合金晶粒细化效果明显,硬度增大,随着累积叠轧温度的升高,晶粒细化效果减弱,硬度增加趋势减弱。累积叠轧温度升高有弱化基面织构的作用。AZ31镁合板材在450 ℃累积叠轧3道次,综合力学性能最佳,为显微硬度70.64 HV0.05,抗拉强度288.64 MPa,屈服强度203.76 MPa,伸长率16.96%,界面结合强度21.53 MPa。     

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.     

稀土元素对AZ31镁合金组织和力学性能的影响

研究了稀土元素钕、铈、镧三种元素对AZ31镁合金组织和力学性能的影响。结果表明：随着稀土含量的增加AZ31镁合金的组织得到细化,相应的力学性能也得到了提高。原因是加入稀土元素以后,镁合金中的β相（Mg17Al12）在晶界由连续网状变为断续弥散状分布,由于α（Mg）基体晶粒的细化和β相形貌的改善,合金的力学性能得以提高。     

稀土Y对AZ61镁合金微观组织和力学性能的影响

研究了稀土钇含量对AZ61镁合金显微组织和室温及高温力学性能的影响。实验结果表明：加入稀土钇可使AZ61合金铸态组织中的β相数量减少、铸态晶粒细化;大部分钇与铝结合生成高熔点、高热稳定性的稀土相A12Y3;固溶处理后,β相完全溶解而稀土相则以块状或杆状存在于晶界周围;适量的稀土钇可以提高AZ61合金的室温及高温强度、硬度和延伸率;而过量的稀土钇则会导致AZ61合金的性能下降;稀土钇的含量为1．0％时合金可得到较佳的力学性能。     

退火工艺对高温叠轧AZ31镁合金板材组织与性能的影响

将高温叠轧变形和退火再结晶相结合,尝试共同调控AZ31镁合金板材的组织与织构。在300℃下对高温叠轧AZ31镁合金板材进行不同时间的退火处理,并研究了退火对高温叠轧板材组织、晶粒取向和力学性能的影响。结果表明:随退火时间的增加,界面结合质量逐渐提高,当退火时间为30 min时,部分区域出现冶金现象;显微硬度随退火时间的增加而降低;延长退火时间,高温叠轧板材非基面取向晶粒比重显著增加,同时,高温叠轧历史累积应变量、后续退火两者共同作用促使AZ31镁合金板材基面织构显著弱化。