拉伸取向控制对AZ31镁合金孪生和织构演化的影响

以室温单轴拉伸实验与晶体塑性有限元相结合的方法,通过拉伸取向控制,研究了AZ31镁合金拉伸变形过程中孪生行为、织构演化规律、塑性各向异性之间的关系。基于率相关晶体塑性本构理论,建立了滑移和孪生机制耦合的具有不同取向的晶体塑性本构模型,引入孪晶体积分数研究孪生对AZ31镁合金塑性变形过程中织构演变和力学性能的影响。结果表明,2种不同取向的样品在塑性变形过程中呈现出明显不同的织构演变规律,表现出明显的各向异性。轴向拉伸时孪生被抑制,孪晶激活体积分数低,径向拉伸时孪晶极易产生,孪晶激活体积分数高。轴向试样在整个塑性变形过程中{0001}极图偏移较小,径向试样因大量拉伸孪晶的开启,使得{0001}棱柱面织构的极密度逐渐向RD的正反方向发生明显偏移。     

稀土Y对AZ31镁合金金相组织和力学性能酌影响

研究了稀土元素Y对AZ31镁合金金相组织和力学性能的影响。结果表明：当稀土添加量为0．6％～0．9％时，仅（Mg）基体晶粒变细，并且加入量为0．9％时得到更细化的组织，13相（Mg17Al12）在晶界由连续网状变为断续弥散状分布，由于α（Mg）基体晶粒的细化和p柏形貌的改善，合金的力学性能有提高；当稀土添加量为1．2％时，α（Mg）基体晶粒显著粗化，β相（Mg17Al12）内部出现针状和圆盘状的第二相，力学性能下降。     

异步轧制对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对不同轧制温度、道次压下量以及轧制路径等工艺条件下所制备的AZ31镁合金板材的组织和性能进行了研究。结果表明．当温度由623K升到723K时，晶粒发生长大，孪晶消失，板材的抗拉强度由275MPa降到250MPa，伸长率则由14．5％增加到18％；当道次压下量从5％增加到20％时，晶粒逐渐得到细化，板材的抗拉强度由道次压下量为5％时的265MPa增加到20％时的300MPa，伸长率则由18％降到15％；轧制路径的改变，使不同板材中孪晶的数量产生改变，路径A中的孪晶较多，伸长率较低，强度较高，路径D中的孪晶较少，伸长率较高．强度较低。     

异步轧制对AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对不同轧制温度、道次压下量以及轧制路径等工艺条件下所制备的AZ31镁合金板材的组织和性能进行了研究。结果表明,当温度由623K升到723K时,晶粒发生长大,孪晶消失,板材的抗拉强度由275MPa降到250MPa,伸长率则由14.5%增加到18%;当道次压下量从5%增加到20%时,晶粒逐渐得到细化,板材的抗拉强度由道次压下量为5%时的265MPa增加到20%时的300MPa,伸长率则由18%降到15%;轧制路径的改变,使不同板材中孪晶的数量产生改变,路径A中的孪晶较多,伸长率较低,强度较高,路径D中的孪晶较少,伸长率较高,强度较低。     

初始织构对AZ31镁合金孪生和织构演化的影响

为研究AZ31镁合金变形孪晶和塑性各向异性,基于率相关晶体塑性本构理论,采用有限元方法建立了具有不同初始织构的镁合金模型（包含滑移和孪生变形机制）,并引入孪晶体积分数,研究其压缩过程中织构演变、孪生和力学性能之间的关系。结果表明：晶体的塑性行为在很大程度上取决于初始织构,初始织构的差异导致了压缩行为的明显各向异性,轴向屈服强度和抗拉伸强度高,径向屈服强度和抗拉伸强度低。压缩塑性变形过程中随着变形量的增加,激活孪晶体积分数增高,且径向压缩激活孪晶体积分数越高,轴向压缩激活孪晶体积分数越低。模拟中出现明显孪晶的点与应力突变的点相吻合,当孪晶体积分数达到一定值时,应力发生突变,此时晶体取向发生显著变化,新的滑移系启动,反映了滑移和孪晶机制耦合对AZ31镁合金力学性能的影响。     

镁合金AZ31D的热变形力学行为与微观组织演化规律的试验研究

对具有粗大柱状晶的镁合金AZ31D材料进行了圆柱体热压缩试验研究.通过试验获得了该种材料在不同温度、不同应变速率条件下的真应力-应变曲线以及动态再结晶和晶粒细化的规律.应用峰值应力的试验结果计算出了该材料热变形过程的激活能及试验条件下的Z参数,得到了镁合金AZ31D的热变形过程以及动态再结晶过程的主要特征变量作为Z参数的函数表达式.试验发现,当Z≥(2.61E 6)s-1时,热压缩试验过程中会出现与试样端面成45°角的剪切断裂.     

热挤压工艺对AZ31镁合金组织与力学性能的影响

在不同挤压条件下对AZ31镁合金进行了热挤压试验,并对挤压前后材料组织与力学性能的变化进行了分析.研究结果表明,AZ31镁合金热挤压时发生了动态再结晶,材料组织比铸态时细化,力学性能大幅度提高;AZ31镁合金挤压后的组织及力学性能受挤压温度及冷却方式影响,在本试验范围内,AZ31镁合金在623 K挤压后空冷得到的组织均匀细小,力学性能良好.     

稀土元素对AZ31镁合金组织和力学性能的影响

研究了稀土元素钕、铈、镧三种元素对AZ31镁合金组织和力学性能的影响。结果表明：随着稀土含量的增加AZ31镁合金的组织得到细化,相应的力学性能也得到了提高。原因是加入稀土元素以后,镁合金中的β相（Mg17Al12）在晶界由连续网状变为断续弥散状分布,由于α（Mg）基体晶粒的细化和β相形貌的改善,合金的力学性能得以提高。     

AZ31镁合金轧制变形后组织性能研究

本文研究了不同轧制变形量和轧制速度对AZ31镁合金板材微观组织和力学性能的影响。轧制变形可显著细化AZ31镁合金板材的晶粒尺寸并提高其综合力学性能。当轧制速度为5m/min,轧制变形量为50%时,板材平均晶粒尺寸最细可达到9μm,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高到280MPa、180MPa和30%以上,同时探讨了AZ31镁合金屈服强度与晶粒大小之间的关系。在大量AZ31镁合金轧制相关文献和本文一系列实验研究的基础上,对比分析了不同轧制工艺对AZ31镁合金综合力学性能的影响。研究表明,本文所采用轧制工艺可显著提高AZ31镁合金板材的综合力学性能,同时降低板材轧向和横向的各向异性。     

皮尔格轧制AZ31镁合金管材微观组织预测

精准预测镁合金管材在皮尔格轧制变形过程中的晶粒演变,对控制镁合金管材的最终性能具有重要参考意义,本文结合AZ31镁合金管材在皮尔格轧机上的轧制实验,建立基于动态再结晶、静态再结晶、静态回复、晶粒粗化及晶粒拓扑变形的元胞自动机模型,并借助有限元计算得出的每道次轧制结果,与元胞自动机结合起来,得到镁合金管材在轧制过程中的晶粒演变的动态特征,发现晶粒在轧制过程中产生连续再结晶并细化,并最终进行实验验证。     

Effect of Friction Stir Processing on Microstructure and Mechanical Properties of Cast AZ31 Magnesium Alloy

对铸态AZ31镁合金进行单道次和双道次搅拌摩擦加工,对其微观组织和力学性能进行研究.结果表明:铸态AZ31镁合金搅拌摩擦加工后,共晶网状β-Mg17Al12相破碎并发生固溶,微观组织显著细化和均匀化.AZ31镁合金母材和单道次搅拌摩擦加工后的试样没有择优取向,而双道次搅拌摩擦加工后的试样存在择优取向,其(0002)基平面与试样表面平行.单道次和双道次搅拌摩擦加工后试样的抗拉强度分别提高了43和82MPa,延伸率提高了4.3％和11.9％.搅拌摩擦加工后试样的拉伸断口表现为韧性断裂特征.     

超声表面滚压处理对AZ31B镁合金组织和性能的影响

目的 研究AZ31B镁合金在超声表面滚压处理后,表面微观结构、显微硬度和表面粗糙度的变化及其在拉伸试验过程中对AZ31B镁合金内部组织的影响.方法 利用超声表面滚压处理在AZ31B镁合金表面制备梯度变形层.利用X射线衍射仪、EBSD、显微硬度仪和表面粗糙度仪,分析试样表面的微观结构、显微硬度和表面粗糙度.对超声表面滚压...     

AZ31-xCe镁合金组织和力学性能的研究

通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察及能谱(EDS)分析、透射电镜(TEM)分析、XRD分析、力学性能测试和布氏硬度测试等方法研究了AZ31-xCe镁合金的组织和性能.结果表明:AZ31合金中添加Ce,其铸态组织中能够形成棒状Al4Ce相,并能改善合金退火态组织和力学性能;添加Ce可以改善AZ31的综合力学性能,试验中含1.02?合金具有最好的综合力学性能,轧制态σb=320 MPa,8=6.9%,退火态σb=260 MPa,8=22.1%.     

高精度AZ31镁合金薄壁管件等温挤压后的组织与性能

研究了不同条件下AZ3l镁合金管材的等温挤压情况,并对挤压前后材料组织与力学性能的变化进行了分析.研究结果表明,AZ31镁合金热挤压时发生了动态再结晶,材料组织比铸态时细化,力学性能大幅度提高;在(653±10)K挤压温度范围内金属流动均匀,挤出管材尺寸精度较高,力学性能良好;从综合性能看,AZ31镁合金挤压产品的合适退火工艺为573 K × 2 h;此时管材的机械拉伸强度为260 MPa,伸长率为23%.     

AZ31镁合金在高周疲劳过程中微观组织和孪晶演变特征

利用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）技术研究了室温条件下AZ31镁合金在不同加载频率（3和30 Hz）和不同应力幅值（90,95,100,105,110 MPa）疲劳变形后的组织演变规律及断口形貌特征。结果表明：随着加载应力增加,基体内残余孪晶数量增加,残余孪晶主要以拉伸孪晶形式存在。随着应力幅值的增加晶粒逐渐细化,这是由于在循环过程中,拉伸孪晶演变诱导晶粒细化。随着应力幅值的增加,织构强度显著减弱,这与试样疲劳后的再结晶机制有关。通过对试样疲劳断口的分析,发现孪晶片层处容易引起裂纹萌生,随着应力的增加,试样中裂纹扩展区面积逐渐减小,在疲劳裂纹扩展区观察到明显的疲劳辉纹。最终断裂区表面粗糙,主要存在韧窝、撕裂脊以及二次裂纹等形貌。在最终断裂区可观察到韧窝,韧窝尺寸随着循环应力的增加,在较高加载频率下,韧窝的尺寸与数量均减小。     

搅拌摩擦加工铸态AZ31镁合金组织与性能研究

采用搅拌摩擦加工技术对铸态AZ31镁合金进行单道次加工,研究加工区域的微观组织和力学性能。结果表明：搅拌摩擦加工过程中,材料发生了剧烈的塑性变形,粗大的β-Mg17Al12相显著破碎,形成细小、均匀的再结晶组织。XRD分析表明,搅拌摩擦加工导致大量的β相固溶到镁合金基体中,产生固溶强化作用。搅拌摩擦加工后的试样平均HV硬度值为810 MPa,高于铸态AZ31镁合金的硬度值,抗拉强度比铸态AZ31镁合金提高43 MPa,延伸率提高4.3%,拉伸断口表现为微孔聚合剪切断裂特征。     

AZ31铸造镁合金的物相和显微组织

使用XRD、OM、SEM-EDX以及WD/ED-CMA等技术研究了AZ31铸造镁合金的物相、显微组织及主要元素分布.结果表明：AZ31铸造镁合金由α-Mg基体、共晶体以及弥散分布于晶内的细小析出相组成,是一种典型的铸造离异共晶体组织.α-Mg晶粒为粗大的等轴晶,颗粒直径约为150μm;共晶体由α-Mg与β-Mg17（AlZn）12组成,沿晶界呈不连续网状分布,β-Mg17（AlZn）12为多角形块状和片层类似粗珠光体状;元素Al、Zn主要富集在晶界上,与Mg形成β-Mg17（AlZn）12相,元素Si、Mn与Mg、Al形成Mg2Si、AlMn析出相,弥散分布于晶内,有少量Si固溶于α-Mg基体中,引起α-Mg基体的X射线衍射峰向高角度偏移,且其晶格常数有所减小.     

应变路径变化对AZ31镁合金力学行为的影响

以挤压态AZ31镁合金棒材为原材料,在室温下沿着∥ED和⊥ED的方向进行预变形实验,模拟二辊皮尔格冷轧过程中减壁段横截面瞬时变形应力状态,接着对预变形试样取样进行二次压缩,利用电子背散射衍射（EBSD）对2次变形之后的微观结构进行表征。研究了应变路径变化情况下组织和织构对力学行为的影响。结果表明,预变形使AZ31镁合金的屈服强度提高,其主要原因是预变形产生的拉伸孪晶导致晶粒细化和位错密度增加。并且孪晶的出现会改变晶粒的取向,基面织构弱化（或孪生织构增强）在改善AZ31镁合金力学性能方面可能起到更重要的作用。∥ED-3%和⊥ED-3%试样的屈服强度分别提高了66.7%和6.6%。     

冷却强度及变形程度对挤压AZ31镁合金组织性能的影响

选择AZ31镁合金为原材料,在400℃下挤压散热片型材,就冷却强度及变形程度对制品的性能(抗拉强度和导电率)及组织结构的影响进行研究。结果显示:挤压温度为400℃,制品经水冷却,变形程度大的型材具有更高的抗拉强度和导电率。     

AZ31镁合金轧制板材在退火处理中的组织性能演变

研究了AZ31镁合金轧制薄板经200～400℃退火5～240 min后的组织性能演变.通过金相组织、显微硬度、室温力学性能及拉伸断口等测试技术,分析了其组织性能的变化.结果表明,AZ31镁合金轧制板材在250℃以上退火过程中的显著组织变化在几分钟内就已经发生,250℃退火10 min组织出现明显的静态再结晶组织;400℃退火在5 min内已经基本完成再结晶;发生再结晶的退火温度存在临界值,在200℃以下退火,即使经过240min也不能完成再结晶.低于350℃退火,完成再结晶后,在一定的时间内晶粒长大较慢,退火240 min后晶粒尺寸为7～8 μm.轧制态AZ31镁合金板材的室温拉伸断口为准解理断裂,退火处理使板材的延性大大改善,断口呈韧性断裂.300℃×120 min退火后AZ31镁合金薄板的综合性能较好,抗拉强度为297.1 MPa,断裂伸长率为23.98%.