表面机械多重碾磨对2024铝合金力学性能的影响

利用表面机械多重碾磨(MMGS)装置对2024铝合金薄板表面进行了两道次的表面微纳米化加工,将加工后的材料进行XRD、力学性能测试、TEM和HRTEM表征。结果表明,MMGS是一种对金属材料表面强化行之有效的表面塑性变形方法。MMGS处理两道次后板料的屈服强度可达475MPa,伸长率可达15%;导致MMGS试样具有较高屈服强度和抗拉强度的原因是试样内部高密度的位错和晶粒的细化;从硬化率指标分析可知,MMGS试样在真应变超过0.018之后的硬化率在大范围内均低于T351试样,且粗大S相在强塑性变形过程中易产生裂纹,因而最终导致MMGS处理后试样的伸长率略低于T351试样。

2024铝合金表面机械多重碾磨微纳米化研究

为提高2024(Al-Cu-Mg系)合金的力学性能,采用表面机械多重碾磨(MMGS)技术对其表面进行2道次的塑性变形。利用显微硬度测试、力学性能测试、透射电镜以及扫描电镜等测试手段,研究了经表面碾磨加工后的商用2024铝合金的显微硬度、力学性能和微观结构变化。结果表明,与T351状态相比,商用2024铝合金表面经过碾磨处理2道次后表层显微硬度(HV)最高可达185,提高了18%;屈服强度可达475 MPa,提高了22%;抗拉强度可达498 MPa,提高了16%;同时保持较高的伸长率。表层的晶粒被细化,平均尺寸约为800nm,表明MMGS方法是2024铝合金表面微纳米处理有效的方法之一。

MMGS加工过程有限元分析

有限元模拟是研究金属材料塑性变形制定加工工艺参数、预测加工后表面残余应力分布以及塑性变形层厚度的有利工具。利用有限元数值模拟软件对表面机械多重碾磨(Machinery Multi-Grinding of Surface,MMGS)过程进行了研究,目的是为了确定合理的MMGS加工工艺参数。结果表明:碾磨头下压量大小、碾磨道次和碾磨头转速是影响碾磨后材料表面有效应变大小和塑形应变层深度的主要加工参数,碾磨加工过程中碾磨头转速不超过1 800 rpm、平移进给速度为60～120 mm/min、多道次的反复碾磨方式更加有利于获得较高的有效应变大小和较大的塑形变形层深度,研究结果可以为MMGS的实验研究提供理论指导。