机械研磨处理 AZ91 D 镁合金表面晶粒细化研究

目的研究AZ91D镁合金表面经机械研磨处理的晶粒细化行为与机制。方法通过表面机械研磨处理方法对密排六方结构的AZ91D镁合金进行表面强变形处理,并对表面变形层的微观结构进行表征。结果经过60 min的机械研磨处理后,样品表层形成了厚约80μm的变形层,变形层组织呈梯度分布。随着距表面距离的增加,晶粒逐渐变大,表层晶粒尺寸达到20 nm。结论通过机械研磨处理,AZ91D镁合金表面晶粒可以得到明显细化,达到纳米级,晶粒细化机制是孪生和位错滑移的综合作用。     

机械研磨工艺对 AZ91D 镁合金显微结构的影响

目的研究不同机械研磨处理条件对AZ91D镁合金表面晶粒细化行为与机制的影响。方法采用不同直径的弹丸对密排六方结构的AZ91D镁合金进行不同时间的表面机械研磨处理,对处理试样的表面显微结构进行对比和表征,分析晶粒细化机制。结果通过表面机械研磨处理可以实现AZ91D镁合金的表层晶粒细化。在一定范围内,弹丸直径越大,处理时间越长,表层晶粒细化就越明显,晶粒尺寸可细化至约24 nm。结论 AZ91D镁合金表面机械研磨处理晶粒细化是孪生和位错滑移的综合结果。选择弹丸直径16 mm,处理时间180 min的工艺参数,AZ91D镁合金表面机械研磨处理的效果最好。     

表面机械研磨处理对AZ31镁合金力学性能的影响

通过表面机械研磨处理在AZ31镁合金表层制备了局部变形层组织,并测试了性能随组织的变化规律。结果表明,表面机械研磨处理可以制备出母材-孪晶-纳米晶的梯度结构。在相同的研磨时间下,大晶粒样品相较小晶粒样品形成的纳米层更厚,并且大晶粒样品在研磨2 h后纳米层厚度趋于稳定。在表面机械研磨处理过程中,基面织构的强度随研磨时间的增加先大幅降低后逐渐升高。显微硬度沿板材厚度方向先减小后增大。断口形貌分析表明,断口边缘断裂模式为韧脆混合断裂,芯部断裂为塑性断裂,样品断裂是裂纹由表面向芯部扩展的结果。表面机械研磨处理制备纳米晶的机理是位错聚集在孪晶界形成细小的高能亚晶,高能亚晶发生动态再结晶获得纳米晶。     

表面纳米化工艺对半固态成形AZ91D镁合金显微组织的影响

通过表面机械研磨处理在半固态成形AZ91D镁合金表面制备出纳米结构层;利用OM、XRD研究沿厚度方向变化的组织结构特征及变形层厚度与所用实验工艺参数的变化关系。结果表明:试样剧烈塑性变形层厚度随喷丸时间的延长呈先增大后趋于稳定的趋势;剧烈塑性变形层厚度随喷丸距离的增大呈先增后减的趋势,弹丸体积分数与直径也有类似的规律。得出在实验所用的工艺参数中,最佳的工艺参数是喷丸距离13 mm,喷丸时间120 m in,弹丸体积分数100%,弹丸直径Φ8 mm,此条件下表层晶粒尺寸为20 nm左右,剧烈变形层厚度可达到53μm。     

AZ91镁合金微弧氧化处理研究

研究了AZ91镁合金的微弧氧化处理,结果表明,在不同处理时间AZ91镁合金表面分别形成了厚度为28～106 μm的陶瓷膜层.膜层分外层膜和内层膜两层,内层膜质地较为致密;外层膜质地较为疏松.疏松层主要成分为Mg2SiO4 和 MgSiO3,致密层主要成分为MgO.     

铸造镁合金AZ91D金相腐蚀方法研究

对砂型和金属型铸造AZ91D试样进行了铸态下与固溶处理后金相腐蚀研究,对压铸AZ91D试样进行铸态金相腐蚀和EBSD试验研究.结果表明,铸态砂型和金属型试样树枝晶形状显示六重对称性特征,一次枝晶间夹角为60°,固溶处理后晶粒尺寸变大.压铸试样冷却速度快,枝晶不能充分生长,难以显示六重对称性特征,EBSD试验能够准确测量压铸试样的晶粒尺寸和晶粒取向.     

体育器械AZ91D镁合金表面喷涂涂层的微观组织与磨损性能研究

在AZ91D镁合金表面火焰喷涂CoCrAlY-Al2O3涂层,研究涂层的表面硬度、微观组织和耐磨性能。结果表明,涂层与基体的结合方式以镶嵌式咬合为主,同时伴随着少量的冶金结合。火焰喷涂涂层的耐磨性明显优于AZ91D镁合金基体。     

提高AZ91D镁合金表面耐腐蚀性能的研究

通过以碱式碳酸镍为镍源的直接化学镀镍-磷工艺,在AZ91D镁合金表面形成镀层。应用X射线衍射分析技术（XRD）、附带能谱仪的扫描电镜（SEM）对镀层的形貌结构、成分等作了检测与分析,采用YWX/Q-150型盐雾试验机对镀层进行耐腐蚀性能测试与评定。研究结果表明：该工艺所获得镀层为胞状致密结构,磷含量11.24%,属于中高磷镀层,且耐腐蚀性能良好,连续盐雾16 h未出现腐蚀斑点,盐雾腐蚀速率明显低于基体的腐蚀速率。     

高能电子束处理对AZ91镁合金耐磨性影响

研究了AZ91镁合金电子束表面处理的耐磨性.结果表明,在不同处理条件下,AZ91镁合金表面分别形成了厚度为20～60μm的表面熔凝层;脉冲电流和脉冲次数对表面熔凝层厚度具有较大影响,而加速电压的影响不大.随着脉冲电流的增加, Mg_(17)Al_(12)相对应的衍射峰强度呈现上升趋势,并且在处理过的AZ91镁合金中可看到AlMg亚稳相的存在.显微硬度测试结果表明,处理层硬度比基体组织的硬度有所提高,最表层可达到基体组织的2倍.磨擦系数和表面磨损量均有不同程度下降,耐磨性明显提高主要是由于快速熔凝导致晶粒细化引起的.     

AZ91D镁合金表面渗锌渗层组织及其性能研究

采用zn与Al2O3固体混合粉末对AZ91D镁合金表面进行热扩渗处理,对渗层进行金相组织形貌、化学成分、物相组成分析以及对基体材料、扩渗试样进行盐雾腐蚀对比试验.结果表明,在400℃恒温热扩渗8 h条件下,扩渗层与基体材料表面之间能够形成由均匀细密的共晶态组织构成的渗层,厚度约为0.7 mm左右,扩渗层主要合金相由Mg7Zn3与Mg-Zn化合物共同构成.同时盐雾腐蚀试验结果表明,形成的扩渗层组织在一定程度上提高了AZ91D镁合金表面的耐腐蚀性能.     

热处理对AZ91D镁合金显微组织的影响

研究了铸态、同溶及时效AZ91D镁合金的微观组织,分析了热处理对合金组织和显微硬度的影响.结果表明.薄片状共晶α相和粗大块状B相的热稳定性都不高,但可分别经过380和410℃同溶处理加以消除;Al-Mn相主要呈颗粒状或针状,尺寸为10～50 μm.经410℃×24 h固溶处理未发生明显改变.固溶样品经200℃×12h时效后有大量长10μm、直径1～2μm的杆状相析出.且主要垂直或斜交于基体,但当时效温度继续升高时析出相将转变为大部分平行于基体分布,使第二相的强化效果减弱.     

表面处理对AZ91D镁合金性能的影响

对压铸镁合金AZ91D分别进行了无铬化学转化、喷砂、真空镀钛的表面处理,并采用SEM、EDS、XRD、中性盐雾及电化学等方法检测和评价处理后试样的表面形貌、成分、物相组成和耐蚀性.结果表明:无铬化学转化和真空镀钛都能明显提高镁合金的耐腐蚀性,喷砂处理后镁合金的硬度和粗糙度均达最高,耐蚀性反而下降.     

铈对AZ91D镁合金组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜等分析研究了含铈AZ91D镁合金(0.26%Ce、0.69%Ce、0.93%Ce)的显微组织及相组成,并对其室温力学性能进行了测试,同时与不含铈AZ91D镁合金的组织和力学性能进行了比较.结果表明,当加入0.69%Ce时,合金铸态组织得到明显细化,网状β相呈弥散的粒状分布于晶界上,同时有大量的针状物Al4Ce相出现;而当加入0.93%Ce时,合金的铸态组织没有细化现象,反而较AZ91D-0.69%Ce的组织有粗化的趋势,且针状化合物长大成杆状.适量稀土Ce可以改善合金的力学性能,当Ce含量为0.69%时,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率及硬度分别比AZ91D镁合金提高15.8%、8.7%、140%及15.7%,其综合力学性能达到最佳.分析了Ce对合金的综合强化机理.     

合金化对AZ91D镁合金组织与力学性能的影响

利用光学显微镜（OM）和X射线衍射（XRD）分析了分别加入合金化元素Ce，Si和Ca后AZ91D合金的铸态组织和相组成，测试了合金室温拉伸性能和硬度。结果表明：加入Ce和Si后合金组织中分别生成杆状Al4Ce和汉字状Mg2Si相，而加入Ca后无新相生成，加入的Ca主要固溶于β相中；Al4Ce和Mg2Si相在合金凝固过程中被推移到生长界面，Ca原子偏聚在生长界面前沿，从而阻碍枝晶的自由生长，细化合金铸态组织：Ce和Ca的加入可提高合金室温综合力学性能，且前者提高程度要高于后者提高程度，而Si的加入却降低合金室温综合力学性能。     

混合稀土对压铸AZ91D合金的组织及力学性能的影响

研究了不同添加量的混合稀土对压铸AZ91D合金的组织和力学性能的影响。添加混合稀土后,常温力学性能没有明显改善。在100℃时,混合稀土含量为0.4%的压铸AZ91D合金的力学性能与不含混合稀土的试样几乎相等。在170℃时,混合稀土含量为0.4%的压铸AZ91D合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为206MPa、142MPa、26%,比不含混合稀土的压铸AZ91D试样的力学性能分别提高15.7%、10%及30%。这是因为添加适量的混合稀土后,形成热稳定性较高的强化相,增加了位错滑移阻力并阻碍裂纹扩展,镁基体中稀土元素起到固溶强化作用,从而提高镁合金的高温抗拉强度。     

Thermal Stability of Nanocrystalline AZ31 Magnesium Alloy Fabricated by Surface Mechanical Attrition Treatment

A nanocrystalline layer(NL) was fabricated on the surface of AZ31 magnesium(Mg) alloy sheet by surface mechanical attrition treatment(SMAT). The microstructure of the Mg alloy was characterized by optical microscopy,X-ray diffraction and microhardness test. The results showed that both the microstructure and microhardness of AZ31 Mg alloy sheet after SMAT revealed a gradient distribution along depth from surface to center. The thermal stability of the NL was investigated through characterizing the microstructure evolution during the post-isothermal annealing treatment within the temperature range from 150 to 250 ℃. The NL exhibits a certain degree of thermal stability below 150 ℃, while it disappears quickly when annealing at the temperature range of 200–250 ℃. The grain growth kinetics of the nanocrystalline of AZ31 Mg alloy induced by SMAT was investigated. The activation energy of nanocrystalline AZ31 Mg alloy was obtained with a value of 92.8 k J/mol.     

Al-Ti-C对AZ91D合金显微组织影响

研究了不同Al-Ti-C含量对AZ91D镁合金铸态及T6态金相组织的影响。分析表明,在一定的范围内,随着Al-Ti-C中间合金的加入,AZ91D合金晶粒尺寸逐渐变小,晶粒被细化;影响AZ91D合金晶粒尺寸的原因是Al-Ti-C中间合金中存在Al4C3和TiC复合颗粒形核相。     

锑对AZ91D镁合金微观组织的影响

研究了锑对AZ91D镁合金微观组织的影响.在AZ91D镁合金熔炼过程中加入三氧化二锑引入锑元素,用光学显微镜对加锑前后合金显微组织及其变化情况进行研究,发现锑的加入可使AZ91D镁合金的组织发生明显变化,β-Mg17Al12脆性相由连续网状分布逐渐变为离散状.同时利用扫描电镜、能谱仪和透射电镜分析了锑在合金中的存在形式.结果表明,锑在AZ91D镁合金中主要以两种形式存在：固溶在α-Mg、β相中;形成新相Mg3Sb2.锑在镁合金中生成的新相Mg3Sb2既作为异质形核核心细化组织,又会聚集在固液界面前沿抑制晶体的长大,从而对镁合金起到细化晶粒的作用.