镁合金（AZ31B）铣削加工工艺参数的试验研究

为提高镁合金（AZ31B）铣削加工中的工艺性能,以加工中的刀具前角、线速度、每齿最大切削厚度及切削深度为影响因子,以加工的转矩与弯矩为目标参数,为保证镁合金零部件加工性能良好,设计4水平2因素的正交试验,试验结果表明：镁合金（AZ31B）铣削加工中可以采用较大的进刀量和高速切削,在线速度为2400 mm/s时,转矩值最小,同时弯矩出现拐点,其值可达到18.5 N·m。在满足精加工的粗糙度要求下,最大切削厚度0.08 mm为其极限值,在加工过程中使用的刀具必须锐利,在合适的范围内可以优先选用较大的前角,并且随着刀具前角的增大,转矩变化较为明显,在刀具前角为12°时,转矩值最大,弯矩呈现先降低、后增大的趋势,同时在刀具前角为16°时,所对应的弯矩、转矩最小,结合整体试验的加工情况,特殊情况下刀具前角可以选择负角度加工。     

AZ31B镁合金正挤压成形工艺研究

研究了AZ31B镁合金正挤压工艺与模具的设计，试验结果表明AZ31B镁合金经400℃-16h均匀化退火后，在挤压温度为250℃～450℃、挤压比为20的工艺条件下，能挤出具有较高表面质量的制品，而且随着锭坯温度的增加，变形抗力峰值减少，较挤压前能获得比较致密的组织和良好的力学性能。     

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。     

AZ31B镁合金低温切削的建模与仿真

表面完整性对机械部件的性能和寿命有很大的影响,而它本身则受加工技术的影响。为了减少实验成本和时间,数值模拟仿真的运用尤其是有限元法的应用和研究不断增强。在该项目中,在ABAQUS有限元软件环境下开发二维正交切削模型,利用材料的Johnson-Cook本构模型和破坏模型,使用专门设计的实验装置确定摩擦和热对流系数。此模型的应用不仅可以预测通过低温加工的AZ31B镁合金的热-力学场,还能够预测已加工表面的残余应力分布。该模型被用来研究加工的切削条件(包括刀具几何参数和冷却条件)对工件加工表面残余应力分布的影响。     

AZ31B镁合金搅拌摩擦焊焊接工艺研究

采用搅拌摩擦焊对AZ31B镁合金板材进行了焊接试验,研究了搅拌头旋转速度、焊接速度和搅拌头轴肩下压量对焊接接头成形质量的影响。结果表明,搅拌头转速过快或焊接速度过慢时,焊缝会出现局部过热甚至熔化现象;反之,当搅拌头转速不够或焊接速度过快时,材料不能充分流动,会形成隧道型缺陷或表面沟槽。当搅拌头轴肩下压量过小时,焊缝内部组织疏松或出现孔洞、隧道型缺陷,焊缝表面出现沟槽,甚至使焊缝金属液外溢;搅拌头轴肩下压量过大,会造成摩擦力及搅拌头前移阻力增大、焊缝凹陷及出现飞边。当搅拌头转速为1200～1500r／min、焊速为30～60mm／min,搅拌头轴肩下压量为1．5～2．0mm时,可得表面成形良好、内部无孔洞和隧道的焊缝。     

AZ31B镁合金的数控热渐进成型工艺

采用正交试验方法,对交叉轧制AZ31B镁合金进行数控热渐进成型的工艺试验,考察了AZ31B镁合金板在不同温度和成型工艺参数下的热渐进变形规律。结果表明:最佳成型工艺条件为在250℃时采用0.1 mm的进给量和1 800 mm.min-1的进给速度,此时板材成型极限角可达61°;在热渐进成型工艺条件下板材的厚度变化仍遵循余弦法则。     

AZ31B镁合金板材旋压成形工艺研究

采用摩擦旋压成形工艺,研究了AZ31B挤压板材供应态试样在不预热的条件下直接进行旋压成形的可行性。结果表明,摩擦升温效应能迅速将坯料温度提高到200～450℃,从而提高镁合金板料的塑性变形能力,可旋压成形出最小直径为31.5mm、高度为9.22mm的镁合金碟形件。实验发现旋压成形的旋轮轴向进给量、旋轮运动轨迹、坯料旋转速度和润滑剂等对镁合金板材的旋压成形有较大的影响。当旋轮采用梳形运动轨迹、轴向进给量为0.22mm、坯料转速ω=900r/min时,采用MoS2钙基脂润滑,可获得较好的旋压成形效果。     

气氛对AZ31B镁合金扩散连接接头性能的影响

针对AZ31B镁合金扩散连接中的气氛保护难题,利用VDW-15型扩散焊设备对厚度为1．0mm的AZ31B镁合金薄板进行了在不同连接气氛条件下的扩散连接。分析了不同气氛下试样的表面状态,对连接接头进行了剪切强度、显微硬度等力学性能测试,利用金相显微镜、扫描电镜对不同气氛下的扩散连接接头显微组织、断口形貌进行了分析,试验结果表明,在扩散连接过程中采用抽真空至4．0×10^-3Pa,再回充高纯氩气保护的方法得到了性能较好的接头,试样表面光洁,剪切强度为39．5MPa,断口分析表明其为脆性断裂。     

AZ31B镁合金功率超声珩磨空化试验研究

空化效应是功率超声珩磨中最常见的现象,为探究空化对被加工材料性能的影响,对表面抛光后的AZ31B镁合金进行超声振动空化实验,采用正交试验研究了超声振幅、与工件距离、超声时间对试件硬度和表面粗糙度的影响,并对试件进行金相组织分析。结果表明:空化可以造成材料表面形貌的改变,并对材料的硬度和表面质量产生变化。影响材料硬度的主要因素依次是超声时间、与工件距离、超声振幅,空化可以将工件硬度提升1. 5-3倍左右,最优参数组合为超声振幅75%、与工件距离1. 0mm、超声时间20min;粗糙度的主要影响因素是与工件距离、超声时间和超声振幅,在超声时间20min、与工件距离2mm、超声振幅50%条件下,试件表面粗糙度Rq值最小,表面质量最好。在硬度最高的试验组条件下,表面晶粒尺寸由15μm减小到2μm左右。因此,超声空化在一定的控制条件下,能明显改善工件的硬度和表面质量,工件硬度的改变与超声空化导致晶粒细化现象有关,试验分析结果对材料改性有现实借鉴意义。     

变形镁合金AZ31的研究进展

综述了国内外AZ31镁合金的研究进展.分别介绍了AZ31镁合金组织、力学性能及变形行为研究现状,讨论了合金元素对AZ31镁合金的影响,并对变形镁合金AZ31耐蚀性的相关研究进行了总结.最后对AZ31镁合金的发展前景进行了分析.     

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。     

温度对AZ31B镁合金扩散连接接头性能的影响

为实现镁合金AZ31 B的可靠连接,根据原子扩散理论,对AZ31 B镁合金进行了扩散连接工艺研究.利用VDW-15型扩散设备,对AZ31B镁合金进行了在不同连接温度条件下的扩散连接.利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪器等对扩散连接接头组织及连接界面元素成分进行了分析,测试了接头的剪切强度.结果表明,AZ31B镁合金的...     

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...     

AZ31镁合金板材缺口敏感性的研究

研究了AZ31镁合金板材的缺口敏感性。未开缺口冲击试样的冲击韧性为50J/cm2左右,而缺口深度D=0.1mm的冲击试样,其冲击韧性仅为15.95J/cm2。随着缺口深度的增加(从D=0.1mm到D=2.0mm),AZ31镁合金的冲击韧性大幅度下降,最低值为7.44J/cm2;考虑到缺口应力集中对冲击韧性的影响,用有限元模拟计算应力集中系数,对冲击韧性进行修正,修正后的冲击韧性随缺口深度的增加呈上升趋势,这也说明了镁合金对缺口具有强烈的敏感性。     

变形条件对AZ31镁合金塑性的影响

对AZ31镁合金进行了不同轧角的冷轧及退火处理以细化其晶粒尺寸,然后在不同变形条件下对AZ31镁合金进行拉伸试验,研究了应变速率、变形温度、晶粒尺寸等因素对镁合金塑性的影响,并探讨了其超塑性的变形机理。结果表明:随着变形温度的升高,合金的流变应力单调递减,伸长率增大;在150～300℃,合金的变形激活能为90 kJ·mol~(-1),变形机制是晶界扩散控制的位错蠕变机制;在300～350℃,变形激活能为123 kJ·mol~(-1),变形机制是晶格扩散控制的晶界滑移;此合金的塑性成形条件适合工业生产。     

室温压缩AZ31镁合金的再结晶动力学

首先对AZ31镁合金进行室温压缩,然后在不同温度和保温时间下进行退火,对其组织演变和再结晶动力学进行了研究。结果表明：可以用JMAK方程对其再结晶晶粒体积分数和时间的关系进行描述;初步计算出其再结晶激活能为85．1kJ·mol^-1左右;在300,350,400,450,500℃退火时的再结晶完成时间分别约为1599,380,112,40,16min。     

AZ31B镁合金交流电阻点焊接头的力学性能及显微组织分析

采用交流电阻点焊焊接了AZ31B镁合金,研究了点焊接头力学性能的变化规律,分析了点焊接头的显微组织。结果表明:接头抗剪强度随焊接规范呈规律性变化,存在最佳值;表面状态对接头拉剪强度影响很大;接头熔核区显微组织为单一的等轴晶,在α-Mg固溶体的晶界网络处析出β-Mg_(17)Al_(12)离异共晶体;焊点中的裂纹为沿晶热裂纹,断口显现出韧窝沿晶界撕裂的特点。     

AZ31B镁合金超声滚压表层力学性能的纳米压痕测试

超声滚压可以使镁合金表面纳米化,从而影响表层的力学性能。研究多道次超声滚压AZ31B镁合金表层力学性能,可以为镁合金超声滚压仿真分析提供依据。本文通过车削和多道次超声滚压对AZ31B镁合金棒进行表面处理,采用白光干涉ZeGageTM Plus光学轮廓仪对车削和超声滚压后试样的表面形貌进行观测,通过纳米压痕仪测定试样表层的纳米硬度和弹性模量,并获得载荷-位移曲线。结果表明,经3道次超声滚压加工后,AZ31B镁合金表面粗糙度由车削后的0.568um降低至0.192um,下降了66.2%;相同的加载方式下,越接近超声滚压表面,纳米压痕深度越浅;在距离表面300μm深度内,纳米硬度得到明显提升,且越接近超声滚压表面,纳米硬度越大;在距离表面200μm深度内,弹性模量明显增大,说明3道次超声滚压对AZ31B镁合金表层纳米力学性能的显著影响层深度达到200μm。多道次超声滚压提高了材料表层的纳米硬度和弹性模量,起到了表面强化的作用。     

室温压缩AZ31镁合金的再结晶动力学

首先对AZ31镁合金进行室温压缩,然后在不同温度和保温时间下进行退火,对其组织演变和再结晶动力学进行了研究。结果表明:可以用JMAK方程对其再结晶晶粒体积分数和时间的关系进行描述;初步计算出其再结晶激活能为85.1 kJ.mol-1左右;在300,350,400,450,500℃退火时的再结晶完成时间分别约为1 599,380,112,40,16 min。     

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。