基于J-C模型的镁合金MB2动静态拉伸破坏行为

为了研究不同应力状态和应变率条件下镁合金MB2的拉伸破坏行为,利用材料试验机和分离式Hopkinson拉杆(SHTB),对镁合金MB2的光滑及缺口圆柱试件进行了动静态拉伸加载;拟合得到了镁合金MB2的动静态拉伸本构关系,建立了其修正的Johnson-Cook失效破坏准则,并对不同试件的拉伸破坏行为进行了数值模拟;利用SEM对宏观破坏模式对应的微观损伤机理进行了分析。结果表明,随着应力三轴度的增加,镁合金MB2的等效破坏应变先增大后减小,宏观破坏模式由剪切转为正拉断,微观损伤机制由混合断裂转变为韧窝断裂;而随着应变率的增加,等效破坏应变不断减小,破坏模式不发生改变。Johnson-Cook本构关系和修正后的Johnson-Cook失效破坏准则能较好地拟合动态静态拉伸实验结果并预测不同试件的杯锥形破坏特征。

变形镁合金MB2的晶粒细化

研究了用Al4C3在不同温度下对镁铝系变形镁合金MB2变质效果的影响,铍对镁合金阻燃的正向作用及晶粒细化的负向作用;结果表明,温度提高可明显增强Al4C3对MB2的变质效果。铍有良好的阻燃作用,但易使晶粒粗大。

镁合金MB2在高应力三轴度下的拉伸破坏行为研究

通过光滑试件及不同曲率半径缺口圆柱试件的拉伸试验,实现对镁合金MB2的单向及多向应力状态加载。结合数值模拟分析,研究了不同试件在拉伸加载过程中应力状态的变化。以应力三轴度为参数,给出了镁合金MB2等效破坏应变的变化规律,在应力三轴度-等效破坏应变空间建立了镁合金MB2的失效破坏准则。利用扫描电镜对试件断口形貌进行观察,分析了导致材料宏观延性变化的微观损伤机理,对不同应力状态下镁合金MB2的失效破坏行为做出了合理解释。

MB2镁合金SiO_2基陶瓷涂层的性能

采用热化学反应法在MB2镁合金上制备了SiO_2基陶瓷涂层。并从微观结构、抗热震性、耐磨和耐蚀性能等方面测试涂层性能。试验结果表明:涂层中有新相MgMnSiO_4生成,涂层与基体结合强度较高,耐磨和耐腐蚀性能优异。

MB2镁合金型材表面黑裂口的本质

MB2镁合金型材用途广,质量要求严格。在生产检验中常发现型材表面有黑裂口,它影响产品的质量和性能。采用宏观检查、光学显微镜及电子探针方法判定MB2镁合金型材表面黑裂口是氧化夹杂所致。

变质处理对MB2镁合金挤压变形前后组织与性能的影响

通过加入稀土及其他合金元素对MB2镁合金铸锭进行复合变质处理,随后在330℃下进行挤压成形,得到强度高、塑性变形性能优良的镁合金型材,并采用金相显微镜、图像分析系统及MTS-810材料测试系统等分析了变质元素对镁合金组织性能的影响。结果表明,变质处理可以使β-Mg17Al12相由原来的连续网状分布变为分散的粒状分布,并使铸态MB2镁合金的晶粒由原来的100～200μm细化到约15～35μm;挤压变形后变质的MB2镁合金晶粒进一步细化到5～10μm左右,合金的抗拉强度和伸长率分别由原来的247MPa和13%提高到312MPa和22%。

镁合金热化学反应SiO2基纳米陶瓷涂层的性能研究

镁合金具有优越的物理和机械性能,但其耐蚀和耐磨性能较差。采用热化学反应法在MB2镁合金表面制备纳米陶瓷涂层,并采用XRD分析其相结构,分别测试涂层的耐蚀性、耐磨性,试验结果表明:涂层中有新相生成,基体结合强度较高,耐磨和耐腐蚀性能优良。

镁合金SiO_2基纳米陶瓷涂层的性能

采用热化学反应法在MB2镁合金上制备了SiO2基纳米陶瓷涂层,从组成成分、抗热震性、耐磨和耐蚀性能等方面测试涂层性能。结果表明,涂层中有新相生成,涂层与基体结合强度较高,耐磨和耐腐蚀性能优良。

累积复合轧制对镁合金组织和力学性能的影响

采用累积复合轧制技术对MB2镁合金进行轧制。采用光学显微镜、透射电镜和电子拉伸机等设备分析变形前及不同道次后MB2镁合金的微观组织和力学性能。结果表明:MB2镁合金经ARB轧制后,材料平均晶粒尺寸由变形前17.8μm有效细化到1.2μm;材料的抗拉强度和显微硬度值分别提高到300MPa和82.1;伸长率在ARB1道次后从24%下降到11.2%,且随着ARB轧制道次的增加,材料组织的均匀程度提高,抗拉强度和硬度值变化平缓,伸长率回升至22.5%。

镁合金抛光机理与CMP工艺研究

将化学机械抛光(CMP)技术引入到镁合金片(MB2)的抛光中,打破过去镁合金以单一化学或机械加工为主的加工手段,用自制的抛光液对镁合金片进行抛光实验。结果发现,抛光液中加入双氧水易产生胶体,不利于抛光的进行,因此提出无氧化剂SiO2碱性抛光。同时分析了镁合金的抛光机理,抛光中压力、转速和抛光液流量参数对抛光过程的影响,利用Olympus显微镜对抛光前后镁合金表面进行观察,通过合理控制工艺参数,能够得到较佳的镁合金抛光表面,远优于单一的机械加工,为镁合金抛光工艺和进一步研究抛光液的配比奠定了基础。

ARB法制备超细晶材料的组织与性能研究

采用累积叠轧焊方法(ARB)对MB2镁合金和1060工业纯铝进行试验,分析了它们变形前后内部微观组织结构的演变和力学性能的变化。结果表明,MB2镁合金平均晶粒细化到1.2μm,抗拉强度由轧制前的235 MPa提高到300 MPa;1060工业纯铝晶粒细化到约400 nm,抗拉强度由轧制前的87MPa提高到220 MPa,硬度由轧制前的37 HV提高到83 HV;2种材料的延伸率在ARB 1道次后下降,并随着轧制道次的增加,材料组织均匀程度提高,抗拉强度变化平缓;MB2镁合金的延伸率回升幅度较大。