连铸AZ31镁合金的热挤压变形组织与性能(英文)

文章研究了电磁连铸AZ31镁合金经热挤压变形后的微观组织和力学性能。结果表明,挤压过程中的动态再结晶能够显著细化晶粒,局部细晶区的平均晶粒为2μm。与铸态合金相比,挤压后的AZ31镁合金具有更细小的晶粒和更均匀的微观组织。挤压变形后产生强烈的基面织构;挤压后材料的力学性能显著提高。屈服强度、抗拉强度和断面收缩率随着挤压比的增大而增大。挤压比为25时,屈服强度、抗拉强度和断面收缩率分别为259MPa,357MPa和30.5%,比铸态合金分别提高了86.33%,64.52%和67.40%。随着挤压比的增大,晶粒细化效果更为明显,微观组织更均匀。断口形貌分析表明,挤压变形后材料由韧脆混合型断裂,转变为韧性断裂。     

挤压对Mg-Mn-Zn合金力学性能和腐蚀行为的影响

研究了铸态和挤压态Mg-Mn-Zn合金的微观组织、力学性能和在模拟人体体液中的腐蚀行为。结果表明:铸态Mg-Mn-Zn合金的平均晶粒尺寸为300μm;而挤压后Mg-Mn-Zn合金的平均晶粒尺寸降低为9μm。挤压态与铸态Mg-Mn-Zn合金相比,抗拉强度由174.5MPa提高到280.2MPa,屈服强度由43.6MPa提高到246.5MPa,伸长率达到21.6%。铸态Mg-Mn-Zn合金断口呈脆性断裂,挤压态合金为韧性断裂。挤压态Mg-Mn-Zn合金的耐蚀性能也明显高于铸态Mg-Mn-Zn合金。     

Mg-1Er-0.6Zr合金的显微组织和力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等手段,研究了Mg-1Er-0.6Zr合金在铸态、挤压态和时效态的室温组织和力学性能.结果表明,在温度为300℃,挤压比为16 ∶ 1时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为206.5 MPa、78.5MPa和25％,比铸态时分别提高了28.4％、8.6％和150％.挤压后时效处理,强度稍有提高;但固溶后再时效其强度明显降低,塑性也有所降低.     

热处理对稀土镁合金力学性能的影响

通过对铸态、固溶态以及固溶加峰时效态的合金的力学性能进行测试表征,研究热处理工艺对合金力学性能的影响。实验结果表明,铸态合金的屈服强度和抗拉强度分别为152MPa和213MPa,延伸率为4.6%;固溶处理后屈服强度和抗拉强度分别提高到173MPa和249MPa,延伸率为11.2%;峰时效处理后合金的屈服强度和抗拉强度出现较大提高,分别为324MPa和345MPa,延伸率却下降到3.9%。在固溶处理后的合金延伸率最高,具有良好的塑性加工能力。     

不同Y含量对ZM21镁合金组织和力学性能的影响

本文主要通过OM、SEM、EDS和XRD等研究了铸态及挤压态Mg-2Zn-1Mn-xY (Y=0,0.8,2.2,wt.%) 镁合金显微组织和力学性能。由实验结果可知,稀土Y的添加,不仅可以细化铸态及挤压态合金晶粒,还可以弱化挤压态合金的基面织构强度,从而同时提高合金的强度以及韧性。本文中最优化合金挤压态Mg-2Zn-1Mn-xY合金具有良好的力学性能,与原始Mg-2Zn-1Mn合金相比,屈服强度从164MPa提高到204MPa、抗拉强度从237MPa提高到298MPa以及延伸率从12%增加到18%。     

挤压态Mg-6Zn-xEr合金的微观结构和力学性能

研究铸态、挤压态和挤压峰值态的Mg-6Zn-xEr合金的微观组织和力学性能。结果表明,Er的加入可显著改善Mg-6Zn合金的力学性能,经过峰值时效后合金的力学性能得到进一步提高;挤压态Mg-6Zn-0．5Er合金经过峰值时效处理后具有最佳的拉伸强度。该合金的抗拉强度和屈服强度分别为329MPa和183MPa,伸长率为12％。这表明添加0．5％Er可显著提高Mg-6Zn合金的时效硬化行为。挤压峰值态Mg-6Zn-0．5Er合金较好的力学性能归因于结构的细化和β1相的析出强化。     

Ca对Mg-6Zn合金组织与力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了Mg-6Zn-xCa(x=0~1.35)合金的铸态和挤压态组织与相组成,测试了其室温力学性能。结果表明,随着Ca含量的增加,铸态组织逐渐细化,生成的Mg6Zn3Ca2相逐渐增多,而MgZn2相逐渐减少直至完全消失,第二相趋于连续网状分布于晶界处;挤压态组织明显细化,且平均晶粒尺寸从Mg-6Zn合金的15μm逐渐减至Mg-6Zn-0.47Ca合金的10μm。随着Ca含量的增加,铸态抗拉强度、屈服强度和伸长率先从Mg-6Zn合金的154MPa、67MPa、6.5%分别提高至Mg-6Zn-0.085Ca合金的230MPa、84MPa、14%,然后逐渐降低。挤压态力学性能明显提高,加入少量Ca(0.085%)后,抗拉强度和屈服强度稍降低,伸长率提高,而加入较多量Ca(0.47%)后,力学性能明显恶化。     

稀土铈对AZ61变形镁合金组织和力学性能的影响

研究了不同稀土铈含量对AZ61合金显微组织和力学性能的影响.实验发现:加入稀土铈后,AZ61合金铸态组织的β相变少、变细,铸态晶粒细化;大部分铈与铝结合生成高熔点、高热稳定性的稀土相Al4Ce;在热挤压和退火过程中,Al4Ce能够阻碍晶粒或亚晶粒的长大,使晶粒细化.适量的稀土铈提高了挤压态合金的强度、延伸率和显微硬度;而过量的稀土铈则会导致AZ61合金的性能下降;含1.0%稀土铈的挤压态合金可得到最高的抗拉强度308.1MPa、最高屈服强度180.1MPa、最大的显微硬度HV80.5和最高的延伸率14.2%;所有试验合金的断裂方式是解理断裂.     

Si对热挤压Cu-15Ni-8Sn合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能测试等方法研究了Si含量对热挤压态Cu-15Ni-8Sn合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:Si可细化铸态合金的枝晶间距,含Si相经过长时间的均匀化退火后仍能稳定存在于合金内;Si元素能明显抑制热挤压态合金再结晶晶粒的长大和二次再结晶过程。Si含量为0.3%时,可得到分布均匀、晶粒细小的再结晶组织,晶粒尺寸5~8μm,合金抗拉强度795 MPa,屈服强度589 MPa,伸长率31.2%,分别比不含Si的合金提高9.3%、13.1%和20.3%。     

Mg-Cd-Nd-Zn-Zr合金的组织与力学性能研究

通过显微组织观察和力学性能测试等手段研究了Mg-Cd-Nd-Za-Zr合金的组织和力学性能.结果表明:Cd和Nd能细化镁合金晶粒,铸态平均晶粒尺寸细化到35 μm左右.挤压态平均晶粒尺寸细化到约10 μm;Mg-Cd-Nd-Zn-Zr镁合金经挤压变形后综合力学性能提高,抗拉强度和屈服强度分别提高到334和330 MPa,伸长率达到15%.     

挤压态钢丝与AZ91复合材料的研究

为了提高AZ91镁合金的力学性能,特别是屈服强度,制备了不锈钢丝增强AZ91复合材料.在相同条件下,分别对AZ91及其复合材料进行热挤压处理.采用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察了材料的显微组织,通过拉伸实验测试了材料的室温力学性能.研究结果表明:铸态AZ91与钢丝增强AZ91复合材料力学性能接近,但是,二者经过挤压后,其力学性能均有很大提高.其中钢丝增强AZ91镁合金的屈服强度和抗拉强度分别达到了375MPa和428.6MPa,与挤压态AZ91相比,分别提高了50%和20%,同时复合材料的塑性变形量也有显著的提高.讨论了材料的组织、铸造缺陷等对材料力学性能的影响.     

往复挤压Mg-4Al-4Si镁合金的显微组织与力学性能

研究往复挤压对Mg-4Al-4Si(AS44)合金显微组织和性能的影响。结果表明:往复挤压显著地细化晶粒,改善组织的均匀性;往复挤压4道次和8道次后,Mg2Si颗粒尺寸由铸态下的约120μm分别减小至3和2μm,α-Mg基体晶粒尺寸由铸态下的约50μm分别减小至9和8μm,形成了较为细小、弥散分布的Mg2Si颗粒和细小的等轴晶组织。合金的力学性能随往复挤压道次的增加而显著提高,挤压8道次时,合金的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到251.7 MPa、210.5 MPa和14.8%,与铸态合金相比,上述力学性能指标分别提高了131.3%、191.1%和469.2%;挤压态合金拉伸断裂形式为微孔聚合型韧性断裂。     

Er对Mg-0.6Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜等手段,研究了Mg-xEr-0.6Zr(x=0、1、1.5、2)合金在铸态、挤压态和时效态的组织和力学性能。结果表明,随着稀土Er含量的增加,铸态合金的抗拉强度和屈服强度呈现出先增加后下降的趋势。在温度为300℃,挤压比为16∶1时对合金进行挤压,挤压后合金的屈服强度随着Er含量的增加而提高,抗拉强度随着Er含量的增加而减小,伸长率则分别提高了150%、150%和183%。通过170℃×8h的时效热处理后,合金的屈服强度分别提高了18%、13%和27%,伸长率则保持在25%左右。     

热挤压对7055铝合金力学性能及组织的影响

采用挤压铸造成形工艺制备7055高强铝合金,研究了热挤压参数对合金力学性能及微观组织的影响,并与铸态下的力学性能及微观组织进行了对比.结果表明,热挤压态下的7055铝合金的微观组织和力学性能均优于铸态,并且晶粒随着比压的增加趋于细化,抗拉强度随着比压的增加趋于提高.当比压为75 MPa时,在730 ℃温度下进行挤压浇注,经过双级固溶处理和时效后,合金的晶粒明显细化,抗拉强度达到681.4 MPa,伸长率达到7.14%.     

超轻Mg-Li-Al系变形镁合金挤压板材的组织及性能

通过OM、SEM、XRD和拉伸实验研究3种典型的Mg-Li-Al合金的铸态和挤压态组织及力学性能。结果表明:随着Li含量的增加,合金的结构从密排六方向体心立方转变,合金的铸态组织随之发生改变。经过250℃挤压处理后,Mg-5Li-1Al和Mg-9Li-1Al合金的晶粒沿挤压方向呈方向性排列,Mg-14Li-1Al合金由均匀的等轴晶(再结晶晶粒)组成。随着Li含量的增加,挤压态合金板材的屈服强度逐渐增大,其中挤压态Mg-9Li-1Al合金板材的综合力学性能最佳(屈服强度达到149 MPa,伸长率达到25%)。     

热挤压AZ80镁合金管材的组织与力学性能

对AZ80镁合金管材的挤压工艺进行研究,对挤压前后材料的组织与力学性能进行分析。结果表明,经过热挤压后,镁合金的晶粒细化,力学性能有较大提高。晶粒尺寸由挤压前铸态的28μm细化到挤压后的4μm,抗拉强度由162 MPa提高到265 MPa,屈服强度由74 MPa提高到180 MPa,伸长率由4%提高到14%。随着挤压比的增加,晶粒细化明显,伸长率和屈服强度增加。对于挤压AZ80镁合金管材,合理的挤压工艺参数：挤压比为18.2,坯料温度为390℃,模具预热温度为360℃,挤压速度为1 mm/s,凹模锥半角为60°-70°。     

Y和Sr对Mg-14Li-1Al合金组织及力学性能的影响

研究了微量Sr、Y对具有bcc结构的Mg-14Li-1Al(LA141)合金铸态及挤压态微观组织和力学性能的影响。结果表明,在LA141合金中添加Sr或Y后,晶粒明显细化。挤压态合金的力学性能得到提高,这主要和第二相粒子(Al4Sr、Al2Y等)的形成以及挤压过程中发生的动态再结晶有关。LA141-0.3Y合金在室温下具有较好的力学性能(抗拉强度:161 MPa,屈服强度:154 MPa,伸长率:26%)。     

双相镁锂合金正挤压有限元模拟与实验分析

以LZ92镁锂合金为研究对象,采用Deform-3D软件对其正挤压变形方式进行数值模拟。研究了不同挤压比(分别为10,20和30)对等效应力和等效应变的影响。结合正挤压变形的分析结果进行热挤压实验,对变形后的试样进行显微组织观察和力学性能测试。结果表明:随着挤压比的增大,试样的等效应变增大,均匀性增强,等效应变以0.5的增长速度线性增长,最大等效应变高达3;LZ92镁锂合金再结晶越充分,晶粒细化越明显,晶粒尺寸由45μm细化至约15μm。LZ92变形镁锂合金具有优异的力学性能,随着挤压比的增大,屈服强度、抗拉强度和变形量显著提升,抗拉强度逐渐增大至203.1 MPa,较铸态提高了76%,屈服强度以40 MPa的增长速度线性增长。     

往复挤压对Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态组织和力学性能的影响

研究了往复挤压对准晶增强Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,往复挤压可大幅度细化Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态合金组织,且使I相等相对均匀地分布在α-Mg基体中。同铸态合金相比,挤压后Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别提高了75.8%,43.2%和35%。     

CaO对AZ31变形镁合金微观组织和力学性能的影响

通过向AZ31合金中加入不同含量的CaO,在均匀化处理后进行热挤压,研究CaO添加量对挤压态AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:CaO与AZ31熔体发生反应,并生成Al2Ca相;CaO的添加有效细化AZ31镁合金挤压前后的微观组织;合金的力学性能随CaO含量的升高而逐渐提高,当CaO添加量为1%时,屈服强度和抗拉强度分别达到219 MPa和311 MPa,与AZ31合金相比分别提高了28.6%和17.3%。添加CaO带来的再结晶程度升高和晶粒细化,是强度改善的主要原因。