RE,Ca低合金化AZ31镁合金板材拉胀复合成形性能的研究

研究了稀土、钙元素低合金化对AZ31镁合金板材力学性能、弯曲及拉胀复合成形性能的影响.结果表明：加入0.3%RE,0.3Ca%（质量分数,下同）后,AZ31镁合金板材的晶粒较细、力学性能明显提高,300℃,4 h退火后室温抗拉强度为284 MPa、延伸率为23.2%：同时,该合金板材具有最好的弯曲及拉胀复合成形性能,随着温度的提高其成形性能进一步提高.     

AZ31镁合金板料等温拉深

对AZ31镁合金板料在等温条件下的拉深成型性能进行了研究.结果表明:在精确控制压边力以及采用良好的润滑条件的前提下,AZ31镁合金板料在200℃以下具有良好的拉深成型能力;当成型温度为150℃时.极限拉深比为2.0.当在100℃进行拉深时,单位压边力数值最大;单位压边强度随温度的变化规律与拉深成型过程中材料的软化与硬化作用有关.     

AZ31B镁合金薄板超塑性气胀成形

利用热拉伸试验、气胀成形、金相显微镜和扫描电镜,研究AZ31B镁合金薄板热拉伸性能、气胀成形性能及其组织结构.结果表明:在变形温度为425℃,应变速率为1.0×10-3～6.6×10-5s-1时,其流动应力4～12MPa,延伸率则为200%～327%,挤压+热轧,冷轧的镁合金薄板表现出良好的超塑性;在变形温度为425℃,应变速率为1.0×10-3s-1条件下AZ31B镁合金板材的超塑气胀成形性能较好,胀形件的高度可达24 mm以上,其高径比大于0.80.     

大塑性变形下变形速率对AZ31合金成形性能的影响

采用等温挤压成形工艺研究了大塑性变形下变形镁合金AZ31的成形性能,分析了成形过程中变形速率对成形性、成形力和应变的影响。结果表明,AZ31合金在300～350℃等温挤压成形,随变形速率的升高,挤压变形力呈下降的趋势;变形速率为1 mm/s时,应变分布均匀,能够获得最佳的成形质量和力学性能。     

摩擦加热AZ31镁合金板材的自冲铆接

采用摩擦加热的方法对2 mmAZ31镁合金板材进行加热,然后对其进行自冲铆接.对摩擦加热过程中板材的温度变化、板材的表面损伤、自冲铆接效果以及铆接接头的剪切和疲劳性能进行了研究.结果表明,摩擦加热可以将板材的温度迅速提高到自冲铆接所需要的温度,加热过程会对板材表面造成一定损伤,但损伤程度轻微；将镁合金板材摩擦加热至180℃以上再进行自冲铆接可以有效避免板材的开裂,消除裂纹,增加铆钉与板材之间的互锁量,因而可获得具有优良剪切及疲劳性能的自冲铆接接头.与电热板加热同类型镁合金板材的自冲铆接接头相比,摩擦加热自冲铆接接头的剪切强度及疲劳性能均有所增加,这表明摩擦加热对板材表面造成的轻微损伤对铆接接头的力学性能几乎没有影响.     

Effect of Carbon Nanotube on High-Temperature Formability of AZ31 Magnesium Alloy

Room-temperature tensile properties of AZ31 alloy have significantly been improved when reinforced with carbon nanotube via ingot metallurgy process. However, high-temperature (up to 250 °C) elongation-to-failure tensile test of the developed nanocomposite revealed a considerable softening in the AZ31 alloy matrix accompanied by an incredible ductility increment (up to 132%). Microstructural characterization of the fractured samples revealed that the dynamic recrystallization process has induced a complete recrystallization in the AZ31 alloy at a lower temperature (150 °C) followed by substantial grain growth at a higher temperature used in this study. Fractography on the fractured surfaces revealed that the room-temperature mixed brittle-ductile modes of fracture behavior of AZ31 alloy have transformed into a complete ductile mode of fracture at high temperature.     

AZ31镁合金薄板在热态下的成形极限图及其应用

采用板材热成形试验机BCS-50AR及网格应变自动测量系统GMASystem,获得了AZ31镁合金薄板在150～250℃温度范围内的成形极限图(FLD)。分别将实验获得的FLD及软件自带的Keeler’s方程作为利用DYNAFORM模拟时的破裂判据,模拟研究了AZ31镁合金筒形件在150～250℃温度范围内的拉深过程,并将模拟结果与AZ31镁合金的等温拉深实验结果进行了比较。结果表明:FLD作为DYNAFORM模拟时的破裂判据,能更好地预测AZ31镁合金薄板成形过程中的破裂问题。     

AZ31B镁合金板材超塑性变形与断裂机理研究

研究了工业态热轧AZ31B镁合金板材的超塑性及其变形机制,在应变温度为723K,应变速率为1×10-3s-1的试验条件下,其最大断裂伸长率达到216%,应变速率敏感性指数达0.36。研究结果表明:晶界滑动(GBS)是工业态热轧AZ31B镁合金超塑性的主要变形机制,变形初期有动态再结晶发生,断裂是由晶界处形成的空洞不断长大、连接而引起的。     

弹性垫厚度对AZ31B薄板多点弯曲成形性能的影响

选择室温下塑性较差的AZ31B薄板为研究对象,建立了多点弯曲成形的有限元模型,提出韧性损伤、能量耗散、应力分布和形状误差四项指标,以评价不同弹性垫厚度对多点弯曲成形性能的影响.结果表明:弹性垫的使用,将冲头单元与弹性垫的点-面接触提升为弹性垫与板料间的面-面接触；弹性垫缓冲并较均匀的释放来自压机的冲击性能量;合理厚度的弹性垫能够提高AZ31B薄板的成形性能,使上述四项指标的波动达到最小.     

The hot blow forming of AZ31 Mg sheet: Formability assessment and application development

The hot blow forming of magnesium sheet offers significant opportunity for forming complex, lightweight parts for automotive applications. This paper characterizes the elevated-temperature formability of AZ31 magnesium sheet materials and the effect of processing conditions on the performance of these materials. In addition, magnesium sheet application development at General Motors Corporation is reviewed.     

AZ31镁合金薄板的制备和其组织与性能研究

对半连续铸造获得的镁合金棒材通过大比率挤压细化组织,制备出各种厚度的薄板,再通过单向和交叉轧制获得平均晶粒尺寸<5μm的细晶镁合金薄板。所制备镁合金薄板经523 K×30 m in退火后发生静态再结晶,孪晶、位错、亚结构基本消失,板材具有良好的力学性能和组织结构。交叉轧制改善了镁合金板材的各向异性,薄板具有良好的热拉深性能,成功地拉深出质量完好的筒形件,未显示出“凸耳”现象,极限拉深比达到2.60。     

AZ31、AZ91镁合金薄板热拉伸成形规律的实验研究

设计了正交实验表,对AZ31和AN91镁合金薄板试样,在万能实验机上进行了在线加热拉伸实验,分析了成形温度、拉深速度、压边力和毛坯直径对拉伸成形极限高度的影响规律,得到了AZ31和AZ91镁合金薄板最佳拉伸工艺参数范围,即成形温度为180℃,拉伸速度为10 mm/min,压边力为2000N,毛坯直径为85mm.本研究能为镁合金拉伸件的生产提供理论依据.     

AZ31B镁合金铸轧板材组织及力学性能研究

运用光学显微镜、扫描电镜及万能拉伸试验机等检测分析手段对AZ31B镁合金铸轧板材组织和力学性能进行了研究。结果表明,该合金由等轴枝晶和变形枝晶组成,共晶体组织主要由β-Mg17Al12和少量β-Mg17(AlZn)12相组成,晶内弥散分布着细小圆状Al8Mn5析出相。AZ31B镁合金铸轧板材在轧向(RD)和横向(TD)的抗拉强度分别达到250MPa和200 MPa,伸长率分别为5.5%和6.0%,断裂类型分别为脆性解理断裂和准解理断裂。     

AZ31镁合金铸轧和常规轧制板拉伸变形的组织演变

采用Gleebe-1500D热模拟试验机对AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板进行了等温拉仲试验,变形温度为150～400℃,应变速率为3X10-6～3×10-1 s-1.研究了AZ31镁合金铸轧板和常规轧制板在不同变形条件下的组织演变.结果表明,两种板低温变形后的组织主要包括被拉长和破碎的晶粒以及孪晶.随着变形温度的升高,AZ31镁合金开始发生动态再结晶.铸轧板高温低应变速率变形条件下晶界滑移引起的空洞尺寸、体积分数和密度均大于常规轧制板.再结晶晶粒尺寸和参数Z呈幂律关系.     

Damage and Failure Analysis of AZ31 Alloy Sheet in Warm Stamping Processes

In this study, a combined experimental-numerical investigation on the failure of AZ31 Mg alloy sheet in the warm stamping process was carried out based on modified GTN damage model which integrated Yld2000 anisotropic yield criterion. The constitutive equations of material were implemented into a VUMAT subroutine for solver ABAQUS/Explicit and applied to the formability analysis of mobile phone shell. The morphology near the crack area was observed using SEM, and the anisotropic damage evolution at various temperatures was simulated. The distributions of plastic strain, damage evolution, thickness, and fracture initiation obtained from FE simulation were analyzed. The corresponding forming limit diagrams were worked out, and the comparison with the experimental data showed a good agreement.     

交叉轧制对AZ31镁合金边部组织及成形性的影响

为了改善镁合金变形组织及弱化基面织构强度,提高边部的成形性能。将AZ31B镁合金板在250℃~400℃的温度下以0.5m/s的速度进行热轧试验,设置四种不同交叉轧制路径,利用扫描电镜(SEM)、电子背散射(EBSD)技术详细分析了不同轧制工艺得到的镁合金板上边裂的宏观形貌、微观结构和织构。研究结果表明：镁板边部裂纹随着温度的升高呈减小趋势,在400℃条件下通过RII轧制路径得到的镁合金板几乎没有裂纹的出现。边部裂纹与轧制方向大致为45度,且RII路径下镁板边部为“O”形态的封闭裂纹,很难向两端进一步扩展,裂纹最宽部分为129μm。经过交叉工艺轧制后晶粒明显细化,大部分晶粒已发生完全动态再结晶,小角度晶界数量减少,基面织构也从23.68最低可降为7.62。更加细小的晶粒不仅可以产生更大面积的晶界,同时弱化基面织构,明显抑制裂纹的扩展,控制边裂的生成。     

Experimental Investigation on Formability of AZ31B Magnesium Alloy V-Bending Under Pulse Current

In this work, the influence of pulse current parameters on springback and bending force of magnesium alloy during electropulse-assisted(EPA) V-bending was investigated. The experimental results showed that pulse current can effectively reduce the springback and the bending force compared to the experiments without current. The frequency has a more significant influence on bending force and springback than electric current density. Electroplastic(EP) effect begins to work when pulse current parameters reach a threshold value. To explore the mechanism of EPA V-bending, the microstructure evolution and fracture surface of the bending specimen were studied. It was found that pulse current can promote the occurrence of dynamic recrystallization(DRX) of magnesium alloy compared to traditional hot forming process. The fracture mode of AZ31B under EPA V-bending evolves from brittle fracture to ductile fracture with increasing pulse current parameters. Based on the discussion of athermal and thermal effects of EP effect, the mechanism of pulse current to promote DRX is studied and athermal effect is proved to exist.     

AZ31镁合金铸态组织及其退火工艺研究

研究了AZ31合金的铸锭组织及其退火工艺,为AZ31镁合金由铸态组织直接塑性变形提供了一定的参考依据。     

温度对AZ31镁合金轧制板材冲压性能的影响

通过在不同温度下单向拉伸实验,分别沿轧向、45°方向和横向对AZ31镁合金轧制板材的冲压性能进行了研究.结果表明:随着变形温度的升高,板材抗拉强度和屈服强度下降,断裂伸长率提高,应变硬化指数和塑性应变比降低.拉伸性能得到改善;温度高于200℃时,板材的冲压性能得到改善,其屈强比为0.876,应变硬化指数为0.158,塑性应变比为1.307.     

镁合金板材电磁成形的成形极限研究

对镁合金板材进行杯突实验和电磁成形实验,通过板材极限应变的测量和读取,绘制出镁合电磁成形的成形极限图。结果表明,电磁成形提高了镁合金成形极限。