预孪晶AQ80镁合金热压缩本构方程及热加工图

采用Gleeble-3500热模拟试验机,对预孪晶AQ80镁合金在变形温度为250~400℃、应变速率为1×10^(-3)~5 s^(-1)条件下进行热压缩实验。预孪晶AQ80镁合金本构方程的建立通过Arrhenius双曲正弦函数推导而来。基于动态材料模型,建立在应变量为0.1、0.3和0.5下的热加工图。结果表明:预孪晶AQ80镁合金的流变应力随着变形温度升高和应变速率下降而减小,热加工图中耗散峰值(η=48%)区出现在低温低应变速率范围(250~280℃,1×10^(-3) s^(-1))。结合热加工图和其对应区域的金相组织进行分析得出:应变量为0.5的失稳区在温度为250~400℃、应变速率为0.1~5 s^(-1)范围内;然而,加工安全区在温度为300~400℃、应变速率在1×10^(-3)~1×10^(-2) s^(-1)范围内,组织特征表现为动态再结晶。

孪晶界第二相析出对AZ80镁合金板材弯曲变形行为的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)研究了室温预置拉伸孪晶后时效处理对AZ80镁合金第二相的析出和弯曲变形行为的影响。结果表明,在180℃时效0.5 h可明显促进第二相粒子在晶界处的析出,增加孪晶界亦可促进第二相的析出。预置孪晶后进行反向拉伸,AZ80镁合金组织发生去孪生行为,组织中孪晶数量减少。由于去孪生行为的产生,拉伸屈服强度降低。将预置孪晶的试样在100℃弯曲变形后,弯曲试样外侧发生拉伸去孪生行为,内侧组织因为压缩载荷的作用孪晶数量增加,中部呈孪晶数量由多变少的过渡现象。第二相粒子增多会抑制去孪生行为的产生。

预变形对AZ80镁合金孪晶演化及力学性能的影响

针对热挤压态AZ80镁合金材料,进行了预变形量为1%、2%、4%和6%的室温压缩,再通过沿挤压方向的拉伸试验和变形前后的EBSD分析,研究了预变形对AZ80镁合金的微结构、变形机制以及力学性能的影响。由镁合金的孪生机制分析得出,在AZ80镁合金压缩过程中,除发现极少数{1011}压缩孪晶和{1012}-{1012}二次孪晶,主要以{1012}拉伸孪晶为主导,并观察到多种关系的孪晶变体和晶间孪晶对。统计结果表明,孪晶界数量随变形量的增大呈现先增后减的趋势,且变形量越大、孪晶比例越高,试样的伸长率越高。变形量为6%的试样经拉伸后,抗拉强度和伸长率分别提高至349.03 MPa和10.79%,较未预变形试样增加了7.23%和27.5%,具有较好的综合力学性能。

中温高速冲击下预孪晶AZ31镁合金的变形机理及力学行为

本文以预孪晶AZ31镁合金为研究对象,结合黏塑性自洽(VPSC)模型仿真,研究中温高速冲击下预孪晶镁合金的变形机理和力学行为,拓展了VPSC模型的应用领域,为研究镁合金动态载荷下的变形机理和力学行为提供了新的手段。结果表明:中温高速冲击过程中,基面滑移和二阶锥面滑移是协调变形的主要机制,孪生也起到了重要的作用;大量孪晶的出现引起流变应力在变形初期发生波动;压缩孪晶的出现引起织构最大极密度位置向半径方向(Radial direction,RD)偏转,二次孪晶的产生有利于形成双峰织构。

预变形对AZ80镁合金组织与力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、电子背散射衍射分析技术(EBSD)研究了低温压缩预变形对AZ80镁合金组织及力学性能的影响。结果表明:室温压缩预变形引入孪晶,孪晶密度随着预变形程度增大而增大;预变形程度越大,高温压缩后再结晶体积分数越高。再结晶晶粒尺寸不受预变形的影响。预变形试样比无预变形试样不仅强度略有提升,且塑性提升明显,预变形程度越大,提升效果越明显。预变形15%的试样的屈服强度、抗拉强度及断裂延伸率分别为216 MPa、330 MPa和14.1%,相对于无预变形试样分别提高12.5%、6.5%和33.0%。

预变形及退火处理提高AZ31镁合金的塑性

研究了预变形及退火处理对挤压态AZ31镁合金压缩力学性能的影响,结果表明:沿挤压方向进行应变量为0.086的预压缩变形,随后在300℃下进行0.5小时退火处理,可显著提高镁合金的塑性,其压缩率比一次压缩至破碎的压缩率提高约137%。织构及金相分析结果表明:预变形使(0002)基面发生了近90°的转动,由平行挤压方向变为与挤压方向垂直,且产生了大量孪晶组织。退火处理不改变(0002)基面织构,但消除了孪晶且出现了细小再结晶晶粒,因而提高了镁合金的塑性。

AZ80镁合金激光冲击表面改性

采用预固溶或预时效+LSP形变+后时效处理方法,研究预固溶或预时效以及后时效处理对激光冲击AZ80镁合金组织参数(孪晶和析出相)的影响。结果表明:预固溶+激光冲击强化(LSP)形变处理使LSP强化层内产生高密度孪晶的形变带,离冲击表面越近,孪晶密度越高;经(170℃,16 h)时效处理后,由于残余压应力热稳定性,预固溶+LSP形变强化层仍产生具有高密度孪晶的形变带;同时,弥散析出大量的颗粒状β-Mg_(17)Al_(12)相,优先在应力集中的形变带、孪晶界面和孪晶片层内析出;预时效析出的高密度β相极大地降低冲击强化层孪生产生率,孪晶体积分数明显降低,这是由于LSP诱导的高密度位错和析出相引起的。

冲击作用下AZ80镁合金的动态力学行为与组织变化

通过Hopkinson压杆冲击实验进行了不同应变率和不同高径比的AZ80变形镁合金的动态力学行为与组织性能研究。得出的主要结论如下:挤压态AZ80合金试样,应变率越高,合金的断裂强度和断裂应变越大,而冲击后的合金中越容易产生细化的孪晶组织。在应变率相近而高径比较小时,随应变增加应力增加幅度增大。在冲击速度相近而高径比较小时,冲击后的合金容易得到细化的孪晶组织。

预变形处理对挤压态Mg-Ca合金耐生物腐蚀性能的影响

研究了医用超细晶Mg-1Ca合金挤压棒材沿着挤压方向压缩不同量后在以模拟体液中的耐蚀行为。结果表明:随着应变量的增大,挤压态Mg-1Ca合金的耐蚀性能逐渐提高,预压缩4%后合金的腐蚀速率最低,约为20.79 g/m2/d。此外,预变形可诱导基面织构,更大体积分数的(0001)面可同腐蚀溶液接触,因此合金的耐蚀性能也会逐渐提高。

激光冲击强化和时效处理对AZ80镁合金形变孪晶及析出相的影响

采用固溶+激光冲击强化(LSP)+时效方法,研究了AZ80镁合金轧板和铸态组织参数(形变孪晶和析出相)和残余应力演变,以及时效处理对其影响。结果表明,固溶+LSP处理后轧板强化层内形成高密度孪晶的形变带,铸态合金高密度形变孪晶产生于晶界附近,均产生于应力集中和高能区域,产生一次或多次孪晶,呈平行或交叉孪晶。时效后连续析出大量的颗粒状β相,其优先于形变带内、孪晶界面或片状孪晶内析出,与晶粒尺寸相关。时效后轧板和铸态冲击表面残余压应力分别为由-100.8 MPa和-68.9 MPa转变为-67.8 MPa和-35.9 MPa,即应力松弛为32.7%和48.7%。LSP次表层硬化效果明显,其时效强化效果较弱。残余压应力及其热稳定性是影响高密度形变孪晶的形成主要因素之一。

镁合金预变形时效处理工艺的研究现状

分析了预变形工艺对镁合金孪生行为的影响,论述了不同类型的镁合金在预变形时效处理工艺下的析出行为,阐明了该工艺下镁合金力学性能的变化规律及强化机制,并提出了通过变形工艺可以调控镁合金的析出行为,使镁合金的晶内组织向着有利于提升力学性能的结构发展,最后对预变形时效处理工艺未来的研究方向进行了展望。