红外热像法预测镁合金的疲劳性能

对AZ31B镁合金板材在室温下的高周疲劳性能进行了研究,用红外成像仪测量了疲劳试验过程中合金表面的温度变化;根据疲劳试验过程中温度-应力关系及试样表面温度分布差异,确定疲劳断裂位置和疲劳极限。结果表明:根据合金表面温度变化可以预测疲劳断裂位置;以此法确定的AZ31B镁合金的疲劳极限为107.5MPa,与常规疲劳试验测得的疲劳极限吻合较好;加载初期镁合金升温到一定温度后又下降至室温左右,在断裂前温度快速升高。     

AZ31B镁合金在不同温度下的微动磨损行为

采用球/平面接触方式在自制的试验设备上对AZ31B镁合金进行切向微动磨损试验,研究了AZ31B镁合金在20,100,200,300℃下的微动磨损行为,并分析了其磨损机制和摩擦氧化作用。结果表明:在不同试验温度下,镁合金的微动主要通过滑移来实现;随着试验温度的升高,上升阶段时的摩擦因数增大,摩擦因数到达峰值和稳定阶段所需的循环次数减小;随着试验温度的升高,AZ31B镁合金的磨损体积和摩擦副的总磨损体积均先减小后增大,200℃时,AZ31B镁合金的磨损体积最小;在微动磨损过程中,AZ31B镁合金磨痕表面的摩擦氧化起主导作用;当试验温度低于200℃时,AZ31B镁合金磨痕表面形成了铁的氧化物转移膜,磨损体积随试验温度的升高而减小,但在300℃时,铁的氧化物转移膜被破坏,磨损体积增大。     

AZ31B镁合金板热成形温度优化及合理温度下成形件的组织与性能

研究了温度对AZ31 B镁合金板显微组织与拉伸性能的影响,分析了不同温度热成形件的成形质量,确定了合理的热成形温度并研究了该温度下热成形件的显微组织与拉伸性能.结果表明:200℃热处理后AZ31B镁合金板能较好地保持细小等轴晶组织,随温度升高,晶粒明显粗化;随温度升高,合金的强度下降而塑性提高,200℃时即可具有良好的...     

AZ31B镁合金TIG焊焊接接头的疲劳性能

对8 mm厚AZ31B镁合金板及其三种TIG焊焊接接头的静载拉伸性能和疲劳性能进行试验研究。试验结果表明AZ31B镁合金母材的静载抗拉强度为245.50 MPa,TIG焊对接接头、纵向角接接头和非承载十字接头的静载抗拉强度分别为193.55 MPa、229.89 MPa、227.39 MPa。脉动循环(r = 0)疲劳试验表明,在2×106循环次数下,AZ31B镁合金母材的疲劳强度为57.81 MPa,为其静载抗拉强度的23.5％。相同循环次数下,AZ31B镁合金TIG焊对接接头、纵向角接接头和非承载十字接头的疲劳强度为24.60 MPa、20.14 MPa、17.25 MPa,分别为母材疲劳强度的42.6 %、34.8 %和29.8 %。按照国际焊接学会的规范,发现镁合金焊接接头的疲劳级别FAT仅为相应铝合金接头疲劳级别FAT的一半。由此看来,疲劳性能是影响镁合金在承受动态载荷结构中应用的主要因素之一。     

AZ31B镁合金断裂应变与应力三轴度的关系研究

对AZ31B镁合金光滑圆棒和缺口圆棒进行了系列准静态拉伸试验,采用ABAQUS对各试样拉伸过程进行了模拟分析。拟合得到了Johnson-Cook断裂失效模型的部分材料常数,建立了AZ31B镁合金断裂应变与应力三轴度的关系模型。将建立的失效模型输入到ABAQUS中进行仿真模拟,模拟结果与试验结果基本一致,验证了断裂失效模型的正确性。     

基于红外热成像的镁合金疲劳裂纹扩展的研究

采用红外热成像技术监测疲劳裂纹扩展过程中试件表面温度的变化情况,对AZ31B镁合金板材室温下的疲劳裂纹扩展特征进行研究。分析疲劳裂纹尖端温升值与裂纹长度的对应关系,试件表面温度分布差异与裂纹扩展趋势的关系,探索镁合金材料疲劳裂纹扩展的规律。试验结果表明,疲劳裂纹扩展过程中,镁合金表面温度变化经过一个升温、降温的过程,在稳定扩展阶段,温度变化不大,在快速扩展阶段,温度呈明显上升趋势。三组试件最高温升值分别为A试件10.89℃、B试件15.19℃、C试件12.37℃。裂纹尖端及其附近组织观察发现,裂纹尖端发生转向,裂纹总体为穿晶断裂,并伴随少量沿晶断裂,在裂纹附近区域有少量塑性变形。疲劳试件表面的最高温度区域与材料的疲劳损伤机制相关,该区域对应材料的应力集中区,是疲劳微裂纹形成与扩展的部位,温度变化与试件的最终断面相吻合。     

激光冲击AZ31镁合金的腐蚀疲劳特性研究

为探究激光冲击对AZ31镁合金腐蚀疲劳性能的影响,采用钕玻璃激光器激光冲击处理AZ31镁合金表面,采用透射电子显微镜观察激光冲击后镁合金表层的微观组织,分别在3.5%(wt)氯化钠溶液和空气中测试其三点弯曲腐蚀疲劳性能。微观组织表明激光冲击波导致镁合金表面层产生超高应变速率塑性变形,晶粒内部存在与孪晶相互交叉、相互缠结的高密度位错而导致晶粒细化;腐蚀疲劳曲线表明激光冲击试样疲劳寿命高于冲击前试样,在空气中疲劳寿命提高约38.25%,在溶液中疲劳寿命提高约183.47%,激光冲击AZ31镁合金所产生的微观组织和残余应力是降低其裂纹扩展速率的主要因素。     

AZ31B镁合金手机外壳拉深模具设计

以AZ31B镁合金手机外壳的拉深模具设计和实际生产为例,对AZ31B镁合金的拉深成形过程进行研究。实际生产表明,选取合适的模具结构和参数可以改善AZ31B镁合金板材的拉深成形性能;在拉深成形时,通过对坯料温度和模具温度等主要影响因素的控制,可有效地消除AZ31B镁合金在拉深过程中的拉裂缺陷。     

锑和混合稀土对AZ31镁合金高温变形行为的影响

借助Gleeble-1500D型热模拟试验机,研究了锑和混合稀土对AZ31镁合金在不同温度下(260～420 ℃)的热压缩流变应力和动态再结晶的影响.结果表明:AZ31镁合金的变形抗力随变形温度的升高逐渐减小;分别加入质量分数为1%RE和1%Sb后,其变形抗力显著增大,同时有效促进了热变形过程中的动态再结晶.     

AZ31镁合金方管挤压成型的数值模拟

基于AZ31镁合金热压缩真应力-真应变曲线,计算得到了流变应力方程,分析了合金压缩变形后的显微组织,并用HyperXtrude有限元分析软件对AZ31镁合金方管挤压成型进行了数值模拟,最后进行了试验验证。结果表明:AZ31镁合金的流变应力随变形温度的升高而减小,并在350℃以上较快达到稳态,易于加工成型;热压缩变形后合金中的孪晶组织随温度的升高有所减少,且晶粒不断长大,在高应变速率时由于动态再结晶不充分,晶界附近形成类似"项链"状的细小晶粒组织;有限元模拟分析发现方管角部金属流速低于中心位置,在HyperStudy中经工作带优化后流速分布均匀,采用优化设计的模具挤压生产出了合格的AZ31镁合金型材。     

镁合金低周疲劳损伤演化模型探讨

通过铸造镁合金AZ91D和变形镁合金AZ31B室温环境应力控制的低周疲劳试验,基于连续损伤力学,选取平均应变的变化作为损伤变量,将镁合金的低周疲劳损伤演化划分为损伤初始阶段、损伤稳定阶段和循环末期的快速损伤阶段,各阶段的损伤分别以形核损伤、微裂纹损伤和主裂纹损伤为主。在此基础上建立了三阶段损伤模型和两阶段损伤模型,并用上述损伤模型进行了镁合金的低周疲劳损伤演化分析。研究结果表明:相对于经典的低周疲劳损伤模型,采用三阶段损伤模型和两阶段损伤模型所得损伤曲线与试验结果符合较好,能较好地反映镁合金低周疲劳损伤的演化过程。     

Y对镁合金AZ91力学性能的影响

为了找出稀土元素Y对镁合金AZ91力学性能的影响作用,从而为改善镁合金AZ91的力学性能和拓宽镁合金AZ91的应用领域提供依据,采用室温和高温拉伸试验,辅以断口分析和组织观察,对室温和150℃下不同Y含量的镁合金AZ91的抗拉强度和延伸率等力学性能进行了研究,得出了镁合金AZ91的力学性能随Y含量的变化关系.结果表明,随着稀土元素Y的增加,室温下的抗拉强度逐渐增加,延伸率略有增加;150℃下的抗拉强度逐渐增加,延伸率逐渐降低.加入适量的Y可改善镁合金AZ91的力学性能,使其满足高温下的应用要求.     

AZ31镁合金板材成形极限及温热成形应变速度研究

AZ31镁合金板材的伸长率随着温度和高温下应变速度的变化而改变，所以在研究AZ31镁合金板材的温成形性能时，必须考虑温度和变形速度对其的影响。在本文中，在不同成形条件下，对板材进行半球形凸模的拉伸试验和强度测试试验，并结合有限元模型，分析了温度和应变速度对AZ31板材的温成形性的影响。     

Al-4B中间合金对AZ31镁合金晶粒尺寸和力学性能的影响

通过KBF4与熔融铝反应制备了Al-4B中间合金,研究了不同质量分数(0％～2.0％)Al-4B中间合金作为孕育剂对AZ31镁合金晶粒尺寸和力学性能的影响.结果表明:Al-4B中间合金由AlB2和α-Al相组成;Al-4B中间合金的添加可以明显细化AZ31镁合金的晶粒,提高晶粒尺寸的均匀性,降低孔隙率,Al-4B中间合金质量分数为1.0％时,晶粒细化效果最明显;随着Al-4B中间合金含量增加,AZ31镁合金的硬度、抗拉强度、屈服强度和断后伸长率均增大,屈服强度与晶粒尺寸符合Hall-Petch关系,AZ31镁合金力学性能的改善主要与AlB2相产生的细晶强化、弥散强化以及铸造组织孔隙率降低有关.     

镁合金在高温下的流动模拟

对于镁合金AZ31和AZ91的高温加工时流变应力的评估,可以用一个公式来表示,该公式是通过分析镁合金在不同的温度和不同的应变速率作用下流变应力的变化得出的。该公式通过温度补偿应变速率即Zener-Hollomon参数（Z参数）可以简单地表示出来。已经证明Z的对数线性方程适用于高温时的合金流变应力。     

高温低应力下AZ31镁合金的蠕变性能及蠕变机理

研究了AZ31镁合金在高温、低应力下的蠕变性能及蠕变机理.结果表明,AZ31镁合金的高温蠕变具有明显的三阶段蠕变特征;随着温度和应力的增加,稳态蠕变速率增加,稳态蠕变速率区域缩短.温度大于420℃、较低应力时,AZ31镁合金的蠕变为晶界扩散控制的COBLE蠕变;较高应力时,与位错攀移控制的WEETMAN蠕变机制相吻合.当温度为320～420℃时,AZ31镁合金的蠕变为滑移控制的位错蠕变.计算了由COBLE蠕变向WEETMAN蠕变转变的临界应力σcr,该应力与P-N力τp在数值上具有如下关系:σcr≈(2～3)τp     

AZ31镁合金板在PBS模拟体液中的腐蚀行为和拉伸性能

将AZ31镁合金板浸泡于磷酸盐缓冲液(PBS)模拟体液中,对其腐蚀行为和拉伸性能随浸泡时间的变化规律进行了研究。结果表明:AZ31镁合金板的弹性模量和断后伸长率与腐蚀速率的变化规律一致,均随浸泡时间的延长呈指数规律下降;浸泡28d后,弹性模量和断后伸长率分别下降了约10%和20%,抗拉强度的下降不足5%。     

超声波对AZ31B镁合金凝固组织和力学性能的影响

在铸造过程中引入超声场制备出了AZ31B镁合金铸锭,研究了超声波对镁合金凝固组织及轧制后性能的影响。结果表明:在铸造过程中施加超声场,能显著细化AZ31B镁合金铸锭的晶粒,其平均粒径由未加超声场时的250～350μm减小至120μm左右;施加超声场还能促进第二相的析出,强化基体相,提高材料的强度;将铸锭轧制成3.0 mm厚板材后镁合金的抗拉强度和屈服强度分别提高了18.6%和25.8%,而伸长率变化不明显。     

轧制工艺参数对ZK60镁合金组织和拉伸性能的影响

在不同变形温度(275~350℃)和应变速率(5~25s~(-1))下,采用单道次大变形量(80%)轧制ZK60镁合金,研究了变形温度和应变速率对合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的增大,合金的再结晶体积分数增加;当变形温度不高于300℃时,随着应变速率的增大,再结晶晶粒尺寸先减小后增大,抗拉强度先增后降,伸长率增大;而当温度高于300℃时,再结晶晶粒尺寸先增大后减小再增大,抗拉强度先降低后增大再降低,伸长率增大;在温度300℃,应变速率10s~(-1)下轧制后,所得ZK60镁合金板的拉伸性能最好,抗拉强度和伸长率分别为358 MPa,21.5%。     

07MnNiMoDR钢火灾后力学性能及组织研究(二)——拉伸性能

对07MnNiMoDR钢进行不同温度、保温时间和冷却速率的热处理来模拟材料的受火过程,对经历不同热处理后的材料进行了拉伸试验。结果表明,07MnNiMoDR钢受火后其拉伸性能急剧变化的温度临界值为650℃;当温度高于650℃时,07MnNiMoDR钢从有屈服变为无屈服现象;当温度低于临界值时,保温时间对拉伸性能影响不明显;在同一温度和保温时间下,水冷时的屈服强度和抗拉强度分别高于空冷时的强度;抗拉强度和硬度具有较好的线性关系。当温度高于临界值时,空冷下屈服强度和抗拉强度随温度升高而下降,850℃时屈服强度和抗拉强度分别下降到260MPa和550 MPa;水冷下抗拉强度随温度升高而增大,850℃时增大到775 MPa,而屈服强度随温度先下降后增大,800℃时达到最小值390 MPa,随之增大到850℃时的550 MPa。