低速热变形对挤压态Mg-Zn-Mn合金组织及力学性能的影响

结合光学显微镜(OM)、电子背散射衍射技术(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等,分析了低速热变形对挤压态Mg-Zn-Mn合金显微组织及室温压缩性能的影响。结果表明:Mg-Zn-Mn合金在200~300℃的低速热压缩过程中存在明显的动态再结晶和动态析出,热压后样品组织明显细化且基面织构减弱。对于热压后样品,其抗压强度和断裂应变随变形温度的升高先增大后减小。对于250℃下热压缩的样品,其抗压强度和断裂应变随热压变形量的增大先减小后增大。其中,在250℃下热压缩且变形量为70%时,合金的性能提升最为显著,在不损害塑性的情况下,其屈服强度(σ0.2)和抗压强度分别达到247 MPa和504 MPa,比挤压态时分别提升了63%和19%。

热挤压和锻造制备高延性和高吸能超细晶粒Mg-Mn-Ce合金

采用挤压和锻造低温变形方法制备高压缩延性和高吸能性超细晶粒Mg-0.9Mn-0.5Ce(质量分数,%)合金。首先将合金在温度为150℃、挤压比为12:1的条件下进行挤压;随后,在200℃下沿挤压方向进行真应变为1.2的锻造处理。采用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射和透射电镜对合金的显微组织和塑性机理进行表征。结果表明,经低温挤压后合金组织由超细的动态再结晶晶粒和破碎的未再结晶晶粒组成,其平均晶粒尺寸为1.9μm。在随后的锻造过程中,逐渐产生新的超细晶粒,获得均匀的超细晶粒组织,其平均晶粒尺寸为2.7μm,织构强度也在锻造处理后减弱。均匀的超细晶粒组织和基面滑移使合金表现出较优的综合性能:压缩延性为45.0%,吸能为122.72 MJ/m^(3)。

应变速率对AZ61镁合金动态再结晶行为的影响

采用光学显微镜、SEM/EBSD和组织定量分析技术研究AZ61镁合金在623 K、3×10-5~3×10-1 s-1下单向压缩时变形和动态再结晶行为。结果表明：AZ61镁合金的流变应力和动态再结晶行为强烈地受到应变速率的影响;随着应变速率的提高,稳态流变应力对应变速率的敏感性逐渐减弱,而峰值应力对应变速率的敏感性却呈先减弱后又显著增强的趋势。提高应变速率可加快动态再结晶进程,但高速变形初期产生更多的粗大{1012}孪晶,不利于完全再结晶而导致稳态时的再结晶体积分数反而较低;在中低应变速率下动态再结晶以晶界弓出形核为主,而在高应变速率下则主要通过孪晶分割来进行;由应变速率引起变形机制的变化是导致不同动态再结晶行为的原因。

Mg-Y及AZ31镁合金高温变形过程中微观织构的演化

在温度为723 K、应变速度为3×10-3 s-1的条件下,对Mg-Y及AZ31镁合金挤压棒材进行单向压缩变形,利用OM、SEM和EBSD观察、分析Y对挤压棒材动态再结晶和微观织构的影响。结果表明:AZ31镁合金在真应变ε=0.2时发生明显的动态再结晶,在ε=0.5时,动态再结晶晶粒的体积分数高达80%以上;而Mg-Y合金在真应变ε=0.4时,动态再结晶体积分数尚不足10%,Y对镁合金动态再结晶有显著的阻碍作用;AZ31镁合金变形时,几乎所有晶粒的基面趋向于由变形前平行于压缩方向转至垂直于压缩方向,导致基面织构在ε=1.2时发生近90°的转动;Mg-Y合金则只有小部分晶粒发生转动,转动所形成的择优取向在动态再结晶后显著弱化,并导致取向分布更加随机;Y的添加可导致镁合金基面织构在动态再结晶后显著弱化。

镁合金温变形过程中的孪生及孪晶交叉

对AZ31镁合金在3种温度(523,573和673 K)下进行了单向压缩变形.在523 K,当真应变ε达到0.22时真应力-真应变曲线出现尖锐的应力峰值,在应力峰值之前先后经历了缓慢加工硬化(0.02≤ε<0.06)和急剧加工硬化(0.06≤ε<0.22)2个阶段.利用SEM/EBSD技术分析了这2个阶段对应的显微组织.结果表明,在缓慢加工硬化阶段(ε=0.03),仅有少量孪晶出现;在急剧加工硬化阶段(ε=0.06),产生了大量{1012}孪晶,孪晶间的相互交叉导致材料产生急剧加工硬化.AZ31镁合金{1012}孪晶间交叉有5种可能存在的形式,孪晶的形成和交叉与压缩应力方向有密切关系.在基体应力方向分别为近似〈1120〉和〈1010〉方向时确认了(1012)(0112)和(1012)-(0112)2种交叉形式.

强变形AZ31镁合金的静态再结晶

通过光学显微镜及SEM/EBSD观察研究强变形AZ31镁合金在300~673 K的退火行为,分析显微组织、晶粒尺寸分布、平均晶粒尺寸、硬度及变形织构随退火温度的变化。结果表明：细晶组分随着温度的升高不断降低,退火过程按退火温度可分为孕育、再结晶急速长大及晶粒正常长大3个阶段。强变形过程中,发生连续动态再结晶的镁合金在随后的退火过程中主要受晶粒长大控制,没有发生织构变化,即为连续静态再结晶。

室温多向锻压AZ31镁合金的静态再结晶行为

通过光学显微镜(OM)及电子背散射衍射分析技术(EBSD)研究室温多向锻压(MDF)下AZ31镁合金在473K下的静态再结晶(SRX)行为,对高密度孪晶组织的再结晶行为、显微组织演变、再结晶动力学及退火初期再结晶晶粒取向进行研究。结果表明:室温多向锻压AZ31镁合金的累积应变量越大,孪晶密度越高,退火过程中越容易发生再结晶。不管试样累积应变量高还是低,硬度曲线在退火过程中均分为3个阶段,且第一阶段硬度值均基本不变,但低累积应变量试样比高累积应变量试样更迟进入第二阶段,进入第三阶段低累积应变量试样硬度继续呈下降趋势而高累积应变量试样硬度基本处于稳态。高累积应变量试样能用JMAK方程很好地描述退火组织的再结晶过程,但低累积应变量试样却不能。退火初期,再结晶晶粒与母相仍然保持孪晶关系,且其基面取向与最终压缩方向垂直或平行。

AZ31镁合金板材低温双向反复弯曲及退火下的织构弱化

对AZ31镁合金热轧板材在423 K进行6道次双向反复弯曲变形,随后在523 K退火1 000 s,利用光学显微镜和电子背散射衍射(EBSD)技术研究该工艺过程中组织及织构的演变规律。结果表明:孪生是主要变形机制;在523 K退火1 000 s后,边部组织已经完全静态再结晶,晶粒明显细化,而中部组织仅发生晶粒长大,最终形成两边晶粒细小、中间晶粒粗大的双向梯度组织。退火态样品内部织构得到弱化,从板材几何中心处至两表面,织构强度逐渐降低,沿板厚方向呈不严格的对称梯度分布;靠近板材上表面区域织构发生弱化和随机化,靠近板材下表面区域晶粒取向集中在取向因子为0.5的方向,而板材几何中心处仅部分晶粒取向发生偏转,取向因子呈双峰分布。

层错能对铜合金室温变形及退火过程中晶粒细化的影响

对高层错能的纯Cu和低层错能的Cu-30%Zn(质量分数)合金进行室温多向压缩变形及退火实验,并利用OM、SEM/EBSD、TEM技术及电子万能试验机对其在变形和退火过程中的晶粒细化情况和不同累积变形量(Σε)后的拉伸力学性能进行观察和分析。结果表明:在多向压缩过程中,随着层错能的降低,铜合金的晶粒细化机制由传统的连续动态再结晶(c DRX)细化机制转变成孪晶分割晶粒细化机制。在变形过程中,两者的真应力-累积应变(σ-Σε)曲线呈现稳态流变特征;当Σε>2.4后,层错能较低的Cu-30%Zn合金仍存在缓慢的加工硬化,而纯Cu仅在Σε<2.4阶段存在加工硬化。随着Σε的增大,层错能较低的Cu-30%Zn合金晶粒细化比纯Cu的更加明显:当Σε=2.4时,Cu-30%Zn合金内部基本为细小的晶粒,这是由其内部的孪晶交叉、分割晶粒而形成;而纯Cu仅在局部出现细晶。随着Σε的增大,Cu-30%Zn合金内部的畸变程度以及变形后的强度也远大于纯Cu的。经Σε=2.4多向压缩变形后,在退火过程中,层错能较低的Cu-30%Zn合金再结晶晶粒明显比纯Cu细小,这是由于其内部层错密度较大,再结晶形核点较多所致。

分步锻压工艺对AZ91镁合金组织演化及力学性能的影响

结合光学显微镜(OM)、电子背散射衍射技术(EBSD)等,研究分步锻压对AZ91镁合金变形过程中组织演化及性能的影响。采用室温拉伸实验检测分步锻后样品的力学性能,并将分步锻后样品的组织、性能同普通一步锻压工艺样品的进行了比较。结果表明:分步锻压工艺可有效促进动态再结晶的发生,锻压过程中流变应力明显降低,锻后组织细化效果明显,变形织构弱化,综合力学性能提升。在623 K下分步锻压后,样品的再结晶体积分数升高至95%,在保持高强度的同时,锻后样品的室温伸长率达到19.6%,与相同温度普通一步锻压后的样品相比提升了约53%。

通过测量晶格畸变研究Si和Cu对Al-Si合金电导率的影响

通过电导率测量、金相观察、扫描电镜分析(SEM)和X线衍射分析(XRD),研究Si和Cu对Al-Si系合金晶格常数和电性能的影响规律。研究结果表明:随着Si和Cu质量分数的增大,Al基体晶格畸变程度增大,Al-Si合金电导率下降;Cu对Al-Si合金电导率的影响比Si对合金电导率的影响显著;经过450℃×5 h+250℃×2 h热处理工艺,Al基体晶格畸变程度明显降低,Al-Si合金电导率明显提高,增幅最高可达32.36%;Si和Cu对Al-Si合金电导率的影响机制不同,Si质量分数的变化对Al基体晶格畸变程度影响较小,Si对Al-Si合金电导率的影响可依据复合材料电阻率计算公式推导,而Cu的影响可根据Al晶格常数偏离量来推导。

ZK60镁合金表面化学镀镍

为提高ZK60镁合金的耐腐蚀性能,对其表面化学镀镍工艺进行研究。用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究预处理层和镀镍层的形貌、成分及镀层结构。镀层的耐蚀性能通过极化曲线测试分析。研究结果表明:在镀镍过程中,Ni-P镀层优先在酸洗产生的腐蚀坑处形核;镀镍1 h后可获得均匀致密、无明显缺陷的非晶态Ni-P镀层,镀层厚为17.64μm,磷的质量分数达12.32%;在质量分数为3.5%Na Cl溶液中,镀层的自腐蚀电位为-0.43 V,腐蚀电流密度约为基体的1/20,具有良好的耐腐蚀性能。

水基纳米WS2等温模锻润滑剂的制备与应用

为了制备出适于等温模锻的水基纳米WS2润滑剂,从润湿性、稳定性和润滑性能方面进行系列组分配比实验,并将制备的水基纳米WS2润滑剂应用于7085铝合金的等温模锻试验。研究结果表明:水基纳米WS2润滑剂各组分的最佳质量分数为8.0%PAO6+2.0%复合表面活性剂+9.0%纳米WS2+81.0%水,其中复合表面活性剂为Span-80,Tween-80和OP-10按43:43:14的质量比复配而成;在等温模锻试验中,水基纳米WS2润滑剂在高温模具表面成膜致密,颗粒分布均匀,模锻时所需锻压力较低,脱模时所需脱模力较低,且无黏模、飞边和裂纹现象,综合应用效果优于水基石墨润滑剂和油基石墨润滑剂。

扭转及退火工艺对Mg-2Al-1Zn轧板塑性及拉压不对称性的改善(英文)

采用光学显微镜及电子背散射技术(EBSD)等手段研究扭转及后续退火工艺对热轧板Mg-2Al-1Zn镁合金塑性及拉压不对称性的改善。室温扭转后,样品的屈服强度、抗压强度以及压缩塑性都得到同步提高;随着扭转应变量的增加,样品的压缩塑性提高;并且在退火后,扭转试样的塑性得到大幅度提升,断裂时的最大真应变为0.279,是原始轧制态的2倍。此外,扭转及扭转/退火后的样品拉压不对称性得到明显改善。分析表明,镁合金样品塑性的大幅度提高及拉压不对称性的改善主要是由于在扭转及后续退火过程中生成晶粒得到细化的梯度组织,以及原始强基面板织构的弱化和随机化。

油基纳米WS_2对粘着磨损面的自适应修复行为

为考察纳米WS2于油液中对已有粘着磨损表面的作用行为,通过摩擦实验、X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线能量色散谱分析(EDS)、氩离子溅射分析等手段,研究油基纳米WS2对粘着磨损表面的形貌与表面膜层成分分布的影响。结果表明:油基纳米WS2可有效改善粘着磨损表面形貌,使磨损表面粗糙度降低46.5%,并减少磨损量82.3%,油液温升降低27.6%;油基纳米WS2通过其中的纳米WS2颗粒在粘着磨损面形成由纳米WS2、纳米WO3、纳米FeS和纳米FeSO4组成的致密极压抗磨修复层,该修复层通过滑移铺展将粘着磨损表面修复平整,表现出良好的自适应修复特性。

Ti含量对Al-7%Mg合金铸造性能及力学性能的影响

通过流动性、热裂性和力学性能测试,借助OM、DSC、相图和SEM分析,研究不同Ti添加量对Al-7%Mg（质量分数）合金微观组织及性能的影响。结果表明：随Ti含量增加,Al-7%Mg合金晶粒组织细化与等轴化,晶界变得明显,共晶组织含量增加;流动性先提高后降低,添加0.2%Ti的合金,其平均流动长度达到597 mm,热裂倾向明显降低,当Ti含量增加到0.5%时,样品基本不产生宏观裂纹;抗拉强度、屈服强度和伸长率均先升高后降低,Ti含量在0.2%~0.5%范围内,力学性能最好。综合分析表明,Ti含量在0.2%~0.5%范围内,Al-7%Mg合金的流动性、热裂性和力学性能良好,有利于形状复杂和有特殊要求的零件成形。

基于模态理论的白车身静刚度计算方法

以线性系统的模态理论为基础,将简单矩形框架的弹性体模态与静刚度之间的关联性推广到白车身,推导出了具体的数学表达式,再以此为依据,通过有限元分析直接提取各阶弹性体模态参数,从而获取车身静刚度,改变了以往依靠柔度矩阵和大型试验来计算静刚度的方法。研究结果表明,模态理论方法和传统静力学方法所得到的静刚度相差在10%以内,说明白车身的整体静态柔度可以用模态柔度贡献量之和表达,且这种计算方法具有较高精度,能为低阶模态和刚度性能的目标设定提供参考。同时,各阶模态的柔度贡献量的大小可以作为低阶模态识别的重要依据。最后将有限元计算结果与白车身静刚度试验结果作对比,其误差控制在8%以内,其中由模态方法计算的扭转刚度误差低于3%,因此说明此次有限元分析是可靠的。

搅拌摩擦加工制备颗粒增强镁基复合材料

利用摩擦搅拌加工技术,对AZ31镁合金进行表面组织细化、表面复合化。通过金相显微镜和扫描电镜观察研究搅拌摩擦加工后的加工显微组织及退火显微组织,并测试加工区的硬度,发现摩擦搅拌区晶粒明显细化,晶粒尺寸可降至几微米,且复合化表面即使高温长时间退火,组织依然稳定;摩擦搅拌加工制备复合材料,分别添加纳米Si3N4粒子和SiO2粒子复合于AZ31镁合金表面,纳米粒子均匀分布于合金表面,与未添加任何粒子的样品相比,晶粒细化效果明显提高,且由于复合粒子在基体中产生大量新界面,抑制了晶界迁移,使搅拌摩擦加工后的组织具有很高的热稳定性。

AZ61镁合金降温多向压缩中的动态析出及其对晶粒细化和力学性能的影响

对AZ61镁合金进行降温多向压缩变形,利用OM,SEM/EBSD及TEM技术对其晶粒细化和析出相变化进行了观察和分析。结果表明:在623~483 K温度范围内降温多向压缩时AZ61镁合金晶粒急剧细化,低角晶界通过吸收位错转变成高角晶界,而降温变形会明显抑制晶粒长大和晶界高角化,5道次变形后还存在大量中低角晶界,平均晶粒尺寸约为0.8μm。变形初期析出的第二相尺寸较大,随着变形道次的增加,第二相细化的同时数量明显增多。降温变形可促进动态析出,使得析出相分布更加细小、弥散。动态析出使得AZ61相对AZ31镁合金具有更高的硬度。AZ61镁合金经降温变形后强度和延性得到同步提升,尤其是5道次变形后伸长率显著提高,这是细小第二相在中低角晶界上动态析出造成的。

两步锻压提升铸态AZ80镁合金延伸率的研究

结合光学显微镜和电子背散射衍射技术,对铸态AZ80镁合金中间退火两步锻压过程中的组织演化进行了观察。采用室温拉伸实验,检测了两步锻压后样品的力学性能,并将其组织、性能同普通一步锻压工艺进行了对比。结果表明,与一步锻压后的AZ80镁合金相比,两步锻压工艺所得样品再结晶晶粒尺寸更均匀,再结晶体积分数更高,变形织构较弱;断裂延伸率从9%大幅提升至18%,抗拉强度基本保持不变。