双辊铸轧镁合金薄带冷轧实验研究

采用AZ31镁合金铸锭在实验室立式等径双辊铸轧机上进行铸轧试验;对铸轧带坯直接进行冷轧和冷轧后退火处理.研究了AZ31镁合金薄带立式双辊铸轧工艺及铸轧带坯进行冷轧、轧后退火过程的组织演变行为.采用合理的工艺参数,成功铸轧出镁合金薄带,同时由于双辊铸轧快速冷却和压力下凝固成形技术特点,改善了镁合金的凝固组织.对铸轧镁合金带坯直接进行冷轧,最大变形量可以达到40.7%.经过冷轧后的镁合金板材,在350℃下退火30~60 min,可以获得平均晶粒直径为9~10μm的等轴晶细晶组织.     

镁合金AZ31动态再结晶行为的取向成像分析

利用背散射电子衍射(EBSD)取向成像技术分析了具有不同初始织构的镁合金AZ31动态再结晶晶粒的取向特征以及与相邻的形变晶粒的取向关系.结果表明:不同初始织构以及不同应变量下动态再结晶新晶粒与形变晶粒的取向都相近,说明动态再结晶以连续方式进行,即亚晶转动方式.随形变量的增加,不同初始织构试样的晶粒都转向基面取向,但菊池带衬度图像显示大的形变晶粒内部很少有亚晶界存在并且菊池带质量高,说明塑性滑移机制仍在起很大作用但在靠近晶界处发生,形变晶粒是通过平行于压缩面方向剪切晶界而逐渐消失的.动态再结晶晶粒与相邻形变晶粒的取向差表明不同初始织构造成不同的取向差,但总的趋势是相同的.     

浇注温度对AZ31镁合金连续流变挤压成形组织的影响

研究了不同浇注温度、辊靴型腔中不同位置的AZ31镁合金组织.结果表明,浇注温度高于750℃时,半固态区减小,工作辊对半固态区枝晶的剪切时间变短,枝晶破碎不充分,得不到优质的半固态金属浆料;浇注温度低于730℃时,固相区变大,半固态区部分枝晶未得到充分剪切就进入了固相区,固相区的枝晶更是难以断裂,因此得不到理想的半固态组织;随着固相区的增加,合金变形更加困难,设备工作压力增加,使用寿命降低;AZ31镁合金连续流变挤压最佳浇注温度为730～750℃.     

基于三点支撑法镁合金刚度特性的实验研究

镁合金的弯曲刚度是其工程应用的重要考核指标之一.通过三点支撑法分别研究了厚度为2.16mm与3.66mm的AZ31和AZ31B镁合金板的杨氏模量及弯曲刚度.结果表明,AZ31和AZ31B镁合金的杨氏模量和弯曲刚度相差不大.杨氏模量的值介于41.74~45.1GPa之间,弯曲刚度的值介于28.4~30.8GPa之间.对与3.66mm厚镁合金试件具有相同面密度的铝合金和钢质试件做了相同的研究,结果表明,镁合金板具有更高的抗弯系数.同时AZ31镁合金的比刚度为钢板比刚度的93.2%,比铝合金板高20.6%,AZ31B的比刚度比AZ31的略低.因此,镁合金是最合适的轻量化设计材料.     

镁合金氩弧焊接头深冷处理及其力学性能

用交流钨极氩弧焊(TIG)对7mm厚AZ31镁合金板材进行了焊接试验;对焊接接头进行了深冷处理试验,深冷处理温度为-160℃,保温时间分别为4、8和12h;对深冷处理前后的AZ31镁合金焊接接头进行了拉伸试验,测试了AZ31镁合金TIG焊接接头的强度;用扫描电镜SEM观测了拉伸试件断口形貌;测试了AZ31镁合金TIG焊接接头的硬度分布。试验结果表明,在深冷处理温度为-160℃、保温时间为8h的情况下,深冷处理后镁合金焊接接头的各项力学性能均达到了最佳状态。     

镁合金薄带双辊铸轧过程的数值模拟

基于立式薄带双辊铸轧工艺的特点,采用有限元法求解镁合金薄带双辊铸轧过程的三维宏观传输方程,并应用ANSYS软件的智能网格划分技术,实现了对铸轧过程中熔池内部温度场、速度场及凝固过程的耦合模拟.分析了铸轧速度及浇注温度等主要工艺参数对熔池内流场、温度场和凝固终了点的影响规律.研究结果表明,随着浇注温度和铸轧速度的增加,熔池出口处的温度升高,凝固终了点向熔池出口处移动.通过对模拟结果的讨论,给出了适合镁合金薄带铸轧过程的工艺参数:浇注温度为640~660℃,铸轧速度为20~30 m/min.     

双辊薄带连铸铸辊材质及水冷结构分析

比较了不同成分铜合金的高温表面强度、抗拉强度,模拟冷却孔数量对热传导和温度场的影响规律.选用铬锆铜合金制成了双辊薄带连铸铸辊,在相同的工艺条件下分别采用合金钢铸辊和铬锆铜合金铸辊进行了高速钢双辊薄带连铸实验.结果表明:铬锆铜质铸辊的冷却能力较合金钢质铸辊提高60%,铜辊铸带中心层质量提高,裂纹减少;铜辊铸带的奥氏体晶粒度较钢辊铸带提高一级,凝固过程中析出的共晶碳化物也以颗粒状和鸡爪状为主,没有发现钢辊铸带中存在的半网状共晶碳化物.     

AZ31镁合金无缝管挤压动态再结晶数值模拟研究

通过热压缩实验得出温度在300~450℃,应变率为0.01~1 s-1时的应力-应变曲线,建立了AZ31镁合金的动态再结晶模型。该模型用于AZ31镁合金无缝管挤压过程中动态再结晶过程的数值模拟,并通过金相观察得以实验验证。结果表明,在挤压速度确定的情况下,挤压温度对动态再结晶分数的影响最为明显。随着挤压温度的升高,动态再结晶体积分数明显增大。预测的动态再结晶体积分数与实验结果吻合。     

铈对AZ31镁合金铸态组织的影响

研究了Ce对AZ31镁合金铸态组织的影响.研究结果表明:添加0.5～1.5 wt%Ce到AZ31镁合金中不但不能细化舍金的晶粒,反而使合金的晶粒变得粗大,并且粗化趋势受Ce加入量的影响较大.当添加0.5 wt%Ce到AZ31镁合金中后,合金的平均晶粒尺寸从最初的60靘增大到164靘.此后,随着Ce加入量从0.5 wt%增加到1.5 wt%,合金的平均晶粒尺寸又开始逐渐减小,但仍大于未添加Ce合金的平均晶粒尺寸.     

微弧氧化处理提高AZ31B镁合金搅拌摩擦焊焊缝的耐蚀性

为提高镁合金焊接接头的耐蚀性,对6mm厚的AZ31B板材搅拌摩擦焊焊缝进行微弧氧化处理,并研究焊缝的微观组织、截面显微硬度及其微弧氧化前后的耐蚀性.结果表明:接头的微观组织明显分为3个区域:焊核区、热机械影响区及热影响区,并且接头整体硬度低于母材,焊接时焊核部位出现软化现象,导致其硬度最低.盐水浸泡实验和电化学测试表明,微弧氧化前焊缝的耐蚀性低于母材,经过微弧氧化处理后,焊缝表面形成一层致密光滑的陶瓷膜,极大提高其耐蚀性.并且,经同工艺微弧氧化处理后,焊缝表面微弧氧化膜要比母材的微弧氧化膜厚.     

薄带连铸因瓦合金的组织、织构及力学性能研究

将薄带连铸技术引入因瓦合金的制备流程，利用金相显微镜、XRD、EBSD、微观硬度计、拉伸实验机等设备，围绕薄带连铸因瓦合金的组织织构演化及力学性能开展研究.结果表明:在钢液过热度较高的条件下，因瓦合金凝固组织以粗大的柱状奥氏体晶粒为主，织构为强烈的λ纤维织构(<100>//ND).冷轧过程中形成大量的变形亚结构，使硬度(HV)由铸态的165提高至230~240，冷轧织构以典型的铜型织构(112<111>)及S型织构(123<634>)为主.0.7mm厚冷轧板经900℃退火10min，形成包含大量退火孪晶的再结晶组织，织构较漫散，其屈服强度、抗拉强度和断后延伸率分别达293MPa，433MPa和33.4%，与传统流程制备的0.7mm厚因瓦合金的性能相当.     

难变形材料轧制实验机开发及实验研究

为满足难变形材料轧制实验研究,开发新型实验轧机.采用液压张力缸和液压夹头夹持短试样,实现直拉张力轧制.采用两台主电机对上下工作辊单独传动和速度调整,实现异步轧制时速度比连续调整.将夹持轧件两端的夹头作为正负极,通低电压大电流,对轧件进行电阻加热,实现温轧功能.利用该新型实验轧机进行验证实验.对3%Si无取向硅钢进行带张力异步轧制,异步比设定为1.12,总压下量增大28.4%.对AZ31镁合金进行带张力温轧实验,厚度由4 mm轧制到0.633 mm,顺利完成轧制并得到很好的表面质量.实验表明,该实验轧机可以作为难变形材料轧制实验研究的有力工具.     

Ca对AZ31镁合金CO_2激光焊接接头组织和性能的影响

采用添加填充材料的CO2激光焊接工艺对AZ31镁合金薄板进行焊接,研究了不同Ca含量对焊缝金属的显微组织和力学性能的影响.结果表明:当激光功率为1 500W,焊接速度为3 m/min时,AZ31镁合金CO2激光焊接的焊缝金属中添加一定量的σCa0.19%元素,可以得到成分相对较均匀、组织细小的焊缝.当填充带材为AZC04(焊缝中Cσa=0.19%)时,焊缝区晶粒相对细小,析出相细小弥散,此时焊接接头的力学性能最优,焊接效率基本可达到100%.     

AZ31温轧过程变形区温度模拟

AZ31镁合金薄板温轧过程中引起变形区温度波动的因素较多,因此变形区温度的精确预测是保证轧制工艺及产品质量的关键.本文利用有限元数值模拟软件针对AZ31镁合金薄板温轧过程变形区温度进行了数值模拟,给出了轧辊及轧件的物性参数及模拟的初始条件和边界条件,确定了影响变形区温度的5个关键因素为轧辊温度、轧件温度、轧件厚度、轧制速度及压下率.通过5水平的模拟正交实验方法获取模拟数据,回归了变形区温度数学模型,最后通过一组温轧模拟实验数据测试了数学模型计算精度.     

Microstructure and texture evolution of TRC A8006 alloy by homogenization

The microstructure and texture evolution of twin-roll cast A8006 alloy by homogenization were characterized using scanning and transmission electron microscopy, and the microhardness was tested as well. According to the relationship between dendritic arm spacing and cooling rate the cooling rate of the as-cast twin-roll cast A8006 sheet of 6 mm in thickness was estimated as 1.48×103 K·s?1. It is found that the grains and the nanostructural precipitates of the twin-roll cast sheet become coarser after homogenization at 580℃ for 4 h in comparison with those after homogenization at 500℃ for 8 h. The textures formed after cold rolling and became weaker during homogenization. The increase in hardness of the as-cast twin-roll cast sheets is related to the supersaturated α-Al solid solution and fine microstructure, but the decrease in hardness after homogenization can be attributed to the coarsening of grains and Al₆Fe(Mn) precipitates.     

植酸改性对AZ31镁合金表面细胞黏附性能的影响

用浸没法在AZ31镁合金表面制备植酸涂层,用携带能谱仪的扫描电子显微镜研究了表面涂层的化学组成和形貌,并用直接法和间接法分别在植酸改性前后的镁合金表面培养细胞,检测细胞存活率,考查人骨肉瘤细胞在植酸改性前后镁合金表面的黏附能力。结果表明：在镁合金表面形成均匀的植酸涂层,植酸改性前后镁合金对细胞存活率影响相近,但细胞在植酸改性前后镁合金表面的黏附能力存在显著差异,植酸改性可有效改善AZ31镁合金的细胞黏附性能。     

异步轧制对AZ31镁合金静态再结晶及晶粒细化的影响

研究了AZ31镁合金薄板在异步轧制过程中,异速比、压下率及退火工艺对其退火晶粒尺寸的影响.结果表明:适当提高轧制异速比和道次压下率能够显著细化晶粒,但是异速比过高时,轧辊与轧件会产生相对滑动,细化晶粒效果降低,其中异速比为1.3时,细化晶粒效果最佳;剪切作用使镁合金中孪晶数量及分布均匀程度提高,位错缠结被"切碎",畸变能得以更均匀地分布于变形体内,是异步轧制具有良好晶粒细化效果的主要原因;此外,合理的异步轧制工艺还能缩短镁合金板带所需的中间退火和成品退火时间.     

AZ31镁合金氩弧焊接接头组织与力学性能研究

钨极氩弧焊(TIG)为镁合金焊接中最常用的一种焊接方法。本文采用直流钨极氩弧焊对6.0 mm厚AZ31镁合金挤压板材进行了双面焊接实验。采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机考察分析了焊接接头显微组织与力学性能。显微组织分析表明,AZ31镁合金直流TIG焊接头由母材、热影响区、焊缝区组成,焊缝组织呈现焊丝熔化后凝固组织;在母材热影响区与焊缝区之间坡口处形成过渡区,晶粒细小,为母材与焊丝的熔合区。采用AZ31焊丝焊接接头平均抗拉强度为241.0 MPa,延伸率为13.8%,分别达到了母材的86.0%和63.6%。焊接接头的断裂均位于热影响区,断口呈现韧脆混合断裂特征。     

变形条件对AZ31镁合金冷压缩过程中孪生的影响

在新三思拉伸试验机CMT-5150上对均匀态AZ31镁合金进行室温压缩试验,研究了在变形量分别为5%、7.5%、10%、12.5%、15%以及变形速率分别为0.5、1、2、4mm/min时压缩变形组织中孪晶的形态与分布。结果表明:在压缩变形初期,只有少量晶粒内出现孪晶,孪晶较宽;而在压缩变形末期,孪晶几乎分布于所有晶粒中,且出现了细而长的孪晶。孪晶分数随变形程度的增大而上升。随着变形速率的增大,孪晶形态变细,且其密度增大,试样的屈服强度和抗压强度都升高。     

Influence of CO2 laser welding parameters on the microstructure, metallurgy, and mechanical properties of Mg-Al alloys

This study investigated the microstructural characteristics, metallurgy, microhardness, and tensile strength of AZ31 and AZ61 magnesium alloy weldments, fabricated in a CO₂ laser welding process with the adjustment of various parameters. The results show that the AZ31 weldment contains equiaxed grains within the fusion zone (FZ). By contrast, the FZ of the AZ61 weldment contains refined cellular grains and the partially melted zone (PMZ) contains bulk grains. We infer that the difference in aluminum content between the two magnesium alloys results in different supercooling rates and solid grain structures. For both weldments, the ultimate tensile strength (UTS) decreases following the CO₂ laser welding process. However, no significant difference is noted between the UTS of the two weldments, suggesting that tensile strength is insensitive to the Al content of the magnesium alloy. The CO₂ laser welding process is shown to increase the microhardness of both magnesium alloys. Furthermore, grain refinement is responsible for the maximum hardness in the FZ of both weldments. The AZ61 weldment has a higher content of Al, resulting in a greater grain refinement.