变形条件对挤压态ZA21镁合金热变形和腐蚀行为的影响

研究了变形温度、应变速率和变形量对挤压态ZA21镁合金的热变形行为及组织演变的影响规律,建立了热加工图,并对失稳区、安全区和最佳加工区试样进行浸泡失重和电化学试验,研究不同区域内ZA21镁合金的腐蚀行为。结果表明:在高温低应变速率时,ZA21镁合金的动态软化机制以动态回复为主,低温高应变速率时,以动态再结晶为主;最佳加工区温度为300~350℃、应变速率为0.001~0.01s^-1,这主要与完全动态再结晶的产生有关;在同一加工工艺下,随变形量增加,ZA21镁合金自腐蚀电位明显正移,自腐蚀电流密度明显下降,当变形量增加至60%时,自腐蚀电流密度降低了3~4个数量级,这主要是因为晶粒细化导致合金表面形成了更加致密的氧化膜;但加工失稳区试样的微观组织存在楔形裂纹和明显孔洞,所以腐蚀速率相对较大。

铸态和挤压态AZ31镁合金摩擦学特性对比研究

镁合金作为最轻的工程结构材料被广泛应用于汽车、电子通讯和航天航空等领域,其摩擦学特性对结构件的服役寿命和可靠性意义重大。本文采用往复球-盘式摩擦磨损试验机,对铸态和挤压态AZ31镁合金在不同载荷条件下的摩擦磨损特性进行了测试。结果表明:随着载荷的增加,两种镁合金的摩擦系数和磨损体积相差越大。当载荷为8 N时,挤压态AZ31镁合金的摩擦系数和磨损体积相对于铸态AZ31镁合金分别降低了12.6%和42%。挤压态AZ31镁合金表现出良好的减摩抗磨性能,归因于高力学性能的支撑作用以及摩擦过程中形成细小磨屑在磨痕填充作用。

2种不同形态的Mg-0.12Ca-0.08Ba镁合金的腐蚀行为研究

镁合金的应用受到其变形能力差、耐腐蚀性差的制约。为推广镁合金应用,采用低合金化设计并制备了新型Mg-0.12Ca-0.08Ba合金,通过NaCl溶液浸泡试验、SEM、EDS分析和电化学测试等手段考察了其在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。实验结果表明:随着腐蚀时间的延长,挤压态及挤压退火态Mg-0.12Ca-0.08Ba合金表面由局部点蚀变为大范围面腐蚀,腐蚀产物逐渐增多,腐蚀产物主要为MgO、Mg(OH)2,合金表面的线粗糙度、面粗糙度明显增大,析氢速率逐渐减小。与挤压态镁合金相比,退火态合金析氢速率较慢,开路电位更高,腐蚀电流更小,表明退火态合金耐腐蚀性能较好。

挤压工艺对ZM21镁合金显微组织和性能的影响

通过显微组织观察,力学性能测试,研究了ZM21镁合金在400℃时不同挤压比和挤压速度对显微组织和性能的影响,并优化了挤压参数。结果表明:当挤压速率为0.1m/s时,优化的挤压比为70.9;当挤压比为121.3时最佳的挤压速率为0.3m/s;用屈服强度和晶粒尺寸之间的关系计算出了该合金的hall-patch公式系数,得到Ky为393.4MPa·μm1/2。

挤压态AZ81镁合金的热压缩变形行为

在温度为320-440℃、应变率为0.001-1 s-1的变形条件下,采用Gleeble-1500热模拟机对挤压态AZ81镁合金的热压缩变形行为进行研究。结果表明：挤压态AZ81镁合金的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变率的升高而升高,且随应变的增加,流动应力很快达到峰值,然后逐渐降低并趋于稳定。为评价挤压态AZ81镁合金在热模压成形过程中流动应力,结合Arrhenius方程并引入Zener-Hollomon参数,对流动应力做出相应的修正,根据修正后的流动应力构建挤压态AZ81镁合金流变应力高温变形本构模型。模拟结果表明：该模型的应力预测值与试验值吻合较好,计算精度较高,为后续的模压近/净终成形工艺参数的制定提供一定的理论参考。

正挤压对铸态AZ31镁合金组织与性能的影响

为了研究塑性变形对铸态镁合金组织和性能的改善作用,用铸态AZ31镁合金进行了正挤压试验,并测试了原始试样和变形后试样的组织和性能。结果表明,正挤压可使铸态AZ31合金晶粒显著细化;挤压后抗拉强度和伸长率比挤压前分别提高22%和100%;随挤压温度升高,挤压所得试样的抗拉强度明显下降,但伸长率变化幅度较小;随挤压比的升高,挤压所得试样的伸长率和抗拉强度均明显升高。

ZM21镁合金挤压-轧制板材的各向异性研究

研究了ZM21镁合金热挤压板坯及其经过不同累积变形量的横轧和纵轧后板材组织和力学性能的各向异性,力学性能检测包含与板坯挤压方向分别呈0°、45°、90°的方向。结果表明:与挤压态相比较,横轧和纵轧后轧制态合金的强度更高而塑性更低;随着轧制变形量的增加,强度增大,塑性下降。经过挤压-轧制后,原挤压板坯宽度方向抗拉强度最好,原挤压方向最差;伸长率以45°方向为最好,原挤压方向伸长率最差,仅横轧变形量为31.0%时例外,原挤压方向伸长率高达22%。轧后板材伸长率的各向差异受轧制方向的影响比强度更显著,总体上横轧有利于各向异性的控制,其中当横轧变形量为44.8%时,伸长率和抗拉强度的各向异性达到最优组合,各向异性指数IPA分别为7.58%和3.16%。

挤压态定向凝固镁合金组织及力学性能

采用自行设计制造的定向凝固设备,制备了大直径镁合金铸锭,并采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和室温力学性能测试等手段,研究了合金元素、挤压温度和挤压比对挤压态定向凝固镁合金金相组织和力学性能的影响。研究结果表明:对于Mg-Al系二元合金,随着Al元素在0.2%~1%的范围内增加,挤压态定向凝固镁合金的强度和延伸率都逐渐增大,但Al元素的增加也导致了组织均匀化程度的降低。较低的挤压温度和较高的挤压比有利于定向凝固AZ31获得较均匀的再结晶晶粒和第二相,因此当挤压温度为623 K,挤压比为80时,挤压态定向凝固AZ31合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为255 MPa、312 MPa和18%,具有较优良的综合室温力学性能。

时效对挤压态Mg-11Al-3Zn-2Ca镁合金组织和性能的影响

采用箱式电阻炉进行时效处理,试样埋入石墨中防止氧化,利用OM、SEM和TEM等手段对含Ca高铝Mg-11Al-3Zn-2Ca挤压变形镁合金时效状态下的组织和力学性能进行了分析。结果表明,Mg-11Al-3Zn-2Ca挤压变形镁合金在9～25 h内时效,析出相为短棒状的β-Mg17Al12,析出过程遵循先晶界后晶内的规律;经过200℃时效后,抗拉强度有所提高,最大提高10 MPa;伸长率随时效时间延长呈下降趋势,15 h以内降低比较明显,超过15 h下降趋势变得较为缓慢。

镁合金汽车前轮壳糊态挤压成形工艺研究

对汽车AZ31镁合金前轮壳进行糊态挤压试验研究,从坯料加热、模具预热、润滑剂、挤压比、挤压速度到挤压力等几个工艺参数,分别进行系统的试验研究,得出AZ31镁合金成形规律和确定工艺参数的方法,对在汽车前轮壳零部件的生产、应用起到重要的参考作用。

I-ECAP挤压对汽车散热器用MnE21镁合金性能的影响

采用不同的挤压工艺进行了汽车散热器用Mn E21镁合金板材试样的成形,并进行了试样力学性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明：与常规挤压相比,I-ECAP挤压可以提高试样力学性能和耐腐蚀性能。Mn E21镁合金板材成形优选I-ECAP挤压工艺。与常规挤压优化工艺相比,I-ECAP挤压能增大抗拉强度12 MPa、屈服强度9 MPa、腐蚀电位正移22 m V。

复合均匀化处理对挤压态镁合金组织与性能的影响

在挤压前分别对AZ80镁合金进行了常规均匀化处理和复合均匀化处理,并进行了挤压态AZ80镁合金的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明,与常规均匀化处理相比,复合均匀化处理能显著提高挤压态AZ80镁合金的力学性能和耐腐蚀性能,25℃的抗拉强度增加75 MPa、屈服强度增加87 MPa、断后伸长率增加10.9%;腐蚀电位正移309 mV。

Mn对Mg-2Sn镁合金显微组织和力学性能的影响

研究微量Mn元素对Mg-2Sn铸态和挤压态合金力学性能提升机制。采用铸造和热挤压方法将质量分数为0.3%、0.5%和1.0%的Mn元素添加到Mg-2Sn镁合金中,分别获得铸态和挤压态两种合金。采用电子万能材料试验机研究其力学性能;利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)研究其微观组织变化规律。随着Mn含量从0.3%增加到1.0%,铸态合金中第二相由Mg 2 Sn相向Mg 2 Sn与α-Mn相共存转变。第二相的转变使得铸态合金屈服强度和抗拉强度显著提升,延伸率变化不大,其中当Mn含量为0.5%时,其综合性能最佳,抗拉强度为210.3 MPa,屈服强度为117.5 MPa,延伸率为12.2%。挤压态合金随着Mn含量的增加,合金抗拉强度和屈服强度均增加,但延伸率降低,这可能与高Mn含量的合金形成较高的位错有关,其中挤压态Mg-2Sn-0.5Mn合金具有最佳的综合力学性能,抗拉强度为240.4 MPa,屈服强度为186.4 MPa,延伸率为13.1%。微量Mn元素可显著提升铸态和挤压态合金的抗拉强度和屈服强度,其中Mg-2Sn-0.5Mn合金综合力学性能最优。

镁合金糊态挤压成形管材工艺研究

采用糊态挤压成型镁合金避免了压力铸造的缺点。通过热处理后,力学性能明显提高,很多指标达到甚至超过铝合金。文中对糊态挤压的工艺试验作了系统研究,取得了最佳工艺参数,对扩大镁合金的应用范围有很大意义。

挤压态WE43镁合金低温断裂研究

为了研究挤压态WE43镁合金低温断裂原因及断裂机理,利用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度150℃、应变速率0.001~1 s^-1下进行WE43镁合金压缩试验直至试样断裂。通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察了断裂试样裂纹附近区域微观组织及断口形貌。结果表明:低温下挤压态WE43镁合金塑性变形软化现象不明显,合金达到强度极限即断裂,并且流变应力对应变速率不敏感。低温压裂后WE43镁合金组织仍为等轴晶,但分布不均匀。沿着裂纹扩展方向及裂纹附近区域发现的孪晶、第二相粒子是挤压态WE43镁合金低温断裂的主要原因,能谱分析结果表明第二相为富Y的颗粒状沉淀以及富Nd的条状沉淀。挤压态WE43镁合金低温断口形貌为一系列解理面和少量由第二相粒子导致的韧窝,断裂机制为以穿晶解理为主的韧-脆混合型断裂。

挤压态稀土镁合金高温单轴拉伸行为特征研究

使用Instron3382电子拉伸试验机研究了挤压态Mg-Gd-Y-Zn-Zr稀土镁合金的高温拉伸变形行为,分析并归纳了该合金在温度为250~350℃,应变速率为10-2~10-4 s-1条件下的峰值应力随温度和应变速率的变化关系.研究结果表明:温度和应变速率是影响高温变形力学性能的重要因素,随着温度的升高和应变速率的降低,峰值应力减小;随着变形温度的升高,应变速率敏感性增加,应力指数减小,其平均值为6.75;在试验温度范围内,随着温度的升高和应变速率的增加,变形激活能降低,位错的攀移和滑移为塑性变形的主要机制.

挤压和T5处理对铸态ZK60镁合金组织性能的影响

对铸态ZK60镁合金进行了挤压,对挤压后的试样进行了T5处理,分析了该材料三种状态时力学性能和微观组织变化。结果表明:铸态ZK60镁合金挤压后,晶粒明显细化,各项力学性能显著提高;T5处理后试样的抗拉强度和硬度比T5处理前的相应值均有所提高,屈服强度明显提高,伸长率稍有降低;ZK60镁合金在挤压时,其组织中已有细小第二相析出;经T5处理后,其晶粒尺寸变化不大,析出相较挤压态时有明显增多,但部分聚集长大。

变形参数对挤压态AZ41M镁合金热变形行为和组织演变的影响

通过热模拟压缩试验研究了挤压态AZ41M镁合金在应变速率为0.005~1 s^(-1)、温度为300~450℃条件下的热变形行为。利用光学显微镜分析了合金热变形过程中的组织演变。结果表明:挤压态AZ41M镁合金热变形过程中,真应力应变曲线表现出典型的单峰动态再结晶(DRX)特征,合金具有比较高的温度和应变速率敏感性;合金热变形过程中,DRX会促进晶粒细化,且应变速率越小,温度越高,合金越容易发生动态再结晶;温度的升高可以促进合金DRX的发生与晶粒长大,能改善合金变形的不均匀性,但温度过高会导致晶粒尺寸粗大不均匀;应变速率越大,变形量越大,晶粒尺寸越细小且更均匀;合金热变形过程中,DRX形核机制主要受温度影响,应变速率与变形量对其影响较小,在温度较低(300℃)时,合金主要以弓弯形核机制发生不连续动态再结晶,在较高温度(450℃)时,同时存在弓弯形核不连续动态再结晶形式和孪晶诱变形核连续动态再结晶形式。

机械设备外壳挤压态新型镁合金的组织与性能研究

采用连续挤压工艺制备了机械设备外壳用挤压态新型镁合金Mg-8Al-1Zn-0.15In-0.15Ti。对该镁合金进行了显微组织、XRD、力学性能和阻尼性能分析。结果表明:该合金由α-Mg基体和少量的Mg_(17)Al_(12)相组成,具有较佳的力学性能和阻尼性能。该合金的抗拉强度为327 MPa、屈服强度为268 MPa、断后伸长率为25%。与商业AZ31镁合金相比,在0.8Hz频率下该新型合金在25℃的阻尼性能增加了196%。

变形与退火对ZA31镁合金组织与性能的影响

研究了ZA31镁合金挤压和轧制变形,分析了挤压比、挤压温度及轧制退火温度对合金组织性能的影响。结果表明,挤压后合金发生了动态再结晶;在挤压比16∶1和挤压温度250、300℃时,动态再结晶程度增加,晶粒显著细化;随挤压温度增加,强度和塑性先增加后减小,在300℃时达到最大值。在挤压比36∶1和挤压温度300℃时,合金动态再结晶程度增加,但晶粒尺寸不均匀,强度和塑性的提高幅度并不明显。轧制态ZA31镁合金晶内出现了大量的形变孪晶;在退火过程中,225℃以下合金发生回复,225~280℃发生静态再结晶。随退火温度提高,合金的强度下降。