不同模具角度下反复弯曲-压平变形工艺对AZ31镁合金板材显微组织演变和变形行为的影响

采用不同角度模具的反复弯曲-压平变形工艺制备AZ31镁合金板材。通过FEM、OM、EBSD和硬度计研究AZ31镁合金在反复弯曲-压平变形过程中的显微组织演变和变形行为。结果表明,150°/150°模具在所有三组实验中都表现出最佳性能。随着道次的增加,合金的等效应变由于剪切和弯曲作用而显著提高。经过4道次后,合金的平均晶粒尺寸显著细化至1.7μm,基面织构被弱化,这是非基面滑移、动态再结晶和孪生引起的;尤其是锥面滑移有利于引发动态再结晶和孪生。合金的硬度值达到HV 77,这是滑移、孪生和动态再结晶竞争产生的显微组织和织构综合作用的结果。

基于二次通用旋转组合设计的冷金属过渡电弧增材制造AZ31镁合金焊道截面尺寸研究

基于冷金属过渡的电弧增材制造技术制备了AZ31镁合金单道试样,测试了单道试样的焊道宽度和焊道高度。根据二次通用旋转组合试验设计与二次多项式逐步回归分析,建立了高度显著的焊道宽度和焊道高度与摆动宽度、焊接速度、送丝速度和基板温度等工艺参数间的关系式。结果表明,工艺参数对焊道宽度的影响主次顺序依次为摆动宽度、送丝速度、基板温度、焊接速度,对焊道高度的影响主次顺序依次为焊接速度、摆动宽度、基板温度、送丝速度。随摆动宽度的增大,焊道宽度逐渐增大,焊道高度逐渐减小;随焊接速度的提高,焊道宽度和焊道高度均逐渐减小;随送丝速度的提高,焊道宽度和焊道高度也随之同步增大;随基板温度升高,焊道宽度增大,焊道高度降低。

搅拌摩擦加工对AZ31镁合金腐蚀行为的影响

为了探究搅拌摩擦加工对AZ31镁合金腐蚀性能的影响,采用体视镜、光学显微镜、接触角测量仪、电化学工作站等设备研究了AZ31母材与不同工艺参数下FSP-AZ31在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:在转速800~1200 r/min、加工速度80~120 mm/min范围内,FSP-AZ31与母材腐蚀机制均为点蚀。与母材相比,FSP-AZ31点蚀程度较轻,自腐蚀电流密度减小,阻抗增大,FSP均能够提高AZ31镁合金的耐腐蚀性能。当加工速度为100 mm/min时,随着旋转速度增大,FSP-AZ31自腐蚀电流密度不断减小,耐腐蚀性能不断提升。试样在旋转速度为1200 r/min时自腐蚀电流密度达到最小值9.2×10^(-5)A·cm^(-2)。当旋转速度为1000 r/min时,随着加工速度减小,FSP-AZ31自腐蚀电流密度不断减小,耐腐蚀性能不断提升。在加工速度为80 mm/min时试样的自腐蚀电流密度达到最小,其值为7.6×10^(-5)A·cm^(-2)。相比AZ31镁合金,1000 r/min和80 mm/min条件下FSP-AZ31的接触角由29.703°上升至58.448°。

AZ31镁合金薄板热油恒温成形数值模拟与实验研究

利用有限元模拟和成形实验相结合的方式,研究AZ31镁合金的成形性能,基于Dynaform模拟软件和热油恒温成形设备,探究出一种适合镁合金的热成形工艺,并对成形件显微组织进行分析.研究表明,通过调整薄板尺寸、模具R角、压边力及摩擦系数等工艺参数,以降低成形件的底部减薄率,减少破裂倾向,提高镁合金的成形性能;成形温度为200℃,模具R角为16 mm,薄板直径为80 mm,并调整合适压边力和摩擦系数,可获得最佳的工艺窗口;靠近成形件底部,晶粒及第二相尺寸逐渐减小并趋于均匀化.

磁控溅射镀铝AZ31镁合金等离子体电解氧化揭示的放电通道结构及其腐蚀行为

在硅酸盐-六偏磷酸盐电解液中对覆盖薄磁控溅射铝层的AZ31镁合金进行等离子体电解氧化(PEO),以研究PEO机理并提高合金的耐腐蚀性。使用SEM和EDS检测涂层形貌并追踪涂层中Mg和Al元素的分布。新的涂层主要在靠近涂层/金属基体界面的放电通道下部形成。在放电通道上部先前形成的氧化物大部分以固态形式保留在原先的位置,只有少部分熔融氧化物通过涂层的微孔流出,到达表层。阴离子可以通过涂层充满电解液的孔传输,自由地进入涂层的最深部位。在3.5%NaCl (质量分数)中进行开路电位、极化曲线和EIS测试。结果表明,致密的磁控溅射Al层可以显着提高AZ31镁合金的耐腐蚀性,其耐腐蚀性甚至优于PEO处理后的样品。

AZ31镁合金板室温弯曲压直过程中的组织及力学性能

研究AZ31镁合金板在室温弯曲压直过程中组织演变及其对力学性能的影响。结果表明:室温弯曲压直工艺预制拉伸孪晶不仅有助于镁合金的塑性变形,对材料的强度的提升也有积极的影响。室温弯曲压直后板材产生拉伸孪晶切割晶粒,导致晶粒细化和位错在晶界及孪晶密集处能量聚集造成位错强化,使镁合金板抗拉强度提升。同时,预制拉伸孪晶弱化基面织构可激活更多种类的滑移系统,导致室温弯曲矫直后的板材断后伸长率增加。

AZ31镁合金基Cu-MOF-SA超疏水膜的制备及其耐腐蚀性能研究

腐蚀是影响镁及其合金大规模应用的关键技术难题之一,因可有效隔离金属基底与腐蚀介质的直接接触,从而降低腐蚀速率,制备超疏水表面成为提高镁合金耐蚀性的有效途径。通过一步电沉积方法,在AZ31镁合金基底上成功制备了铜-金属有机骨架-硬脂酸(Cu-MOF-SA)超疏水膜,并对超疏水膜的耐腐蚀性、化学稳定性和耐热性进行了综合研究。结果表明,表面的水接触角可达158°,超疏水膜覆盖的试样在3.5%NaCl溶液中表现出良好的耐腐蚀性能,相比AZ31镁合金基底,其腐蚀电位正移了0.24 V,腐蚀电流密度降低了1个数量级。在pH值为1~14的溶液中浸润24 h后,超疏水膜的水接触角仍可达135°以上,浸泡在pH=1的溶液24 h的超疏水膜的腐蚀电位比AZ31镁合金基底高0.21 V。在20~90℃空气中保温24 h后,超疏水膜的水接触角仍保持在154°以上,80℃下保温24 h后其腐蚀电位比AZ31镁合金基底的高0.22 V,腐蚀电流密度比AZ31镁合金基底的小1个数量级。结果表明,本研究制备的Cu-MOF-SA疏水膜具有良好的超疏水性和耐腐蚀性。

基于遗传算法的AZ31镁合金手机壳的热冲压工艺优化

为探究AZ31镁合金手机壳制件的热冲压变形行为,以及工艺参数与质量评价指标间的关系、改善成形质量,借助DYNAFORM有限元软件建立手机壳模型,分析其热冲压成形规律。在250℃条件下,对制件进行热冲压仿真分析,采用正交分析和灰色系统理论(GS理论)对压边力、冲压速度、摩擦系数及阻力系数与最大增厚率、最大减薄率的关系进行深入分析。采用遗传算法(GA)优化冲压速度、阻力系数两个关键影响参数,利用反向传播(BP)神经网络进行寻优检验。结果表明,制件的冲压变形是不均匀的,圆角边缘处最容易出现起皱现象,凸模圆角处最容易发生破裂,底部和大部分侧壁几乎无塑性变形;阻力系数和冲压速度对最大减薄率的影响较大,而压边力和摩擦系数的影响较小。在追求最大减薄率最小化的问题上,GA优化策略在预测精度和优化效能上表现优异,有限元仿真证实了其准确性和有效性。研究为AZ31镁合金的热冲压分析提供了实用的优化策略,具有实际应用价值。

热扭转下AZ31镁合金微观组织和力学性能研究

为了研究热扭转变形温度对AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响,利用TTM103型微机控制电子扭转试验机对挤压态AZ31镁合金棒材进行了25~300℃的热扭转试验。结果表明:在同一变形区域内,随着变形温度的升高,孪晶密度先升高后降低;在变形温度达到250℃时,有动态再结晶产生,之后随变形温度的持续升高,动态再结晶体积分数逐渐增大,抗扭强度逐渐降低,塑性逐渐提高,硬度先增大后减小;在同一变形温度下,扭转边缘区域至中心区域的孪晶密度和动态再结晶体积分数逐渐降低,平均晶粒尺寸逐渐增大,而硬度逐渐减小;热扭转变形在200~300℃下的断裂方式以韧-脆性断裂方式为主,其它温度下以脆性断裂为主。

AZ31镁合金带材热辊轧制温度及变形均匀性

利用热-力耦合有限元法分析不同工艺参数对热辊轧制AZ31镁合金常温带材过程温度及变形规律,并开展免道次间退火的多道次热辊轧制带材实验和组织性能测试。结果表明:热辊轧制能够实现轧件温升与轧制变形同步进行。在接触换热和热传导作用下,带材表面与心部温差先增加后减小。入口厚度、辊面温度及压下率增加和轧制速度降低使得带材温升更为显著。带材表面和心部的应变速率差呈周期性上下波动,减小入口厚度和轧制速度有利于变形均匀性调控,辊面温度为300~400℃、轧制速度0.01~0.1 m/s、单道次压下率20%~30%的条件有助于改善温度和变形均匀性。多道次热辊轧后,带材组织内存在小于1μm的超细晶晶粒,平均晶粒尺寸约为2~3μm;带材最大伸长率约为30.7%,抗拉强度达到372 MPa,力学性能较优。

AZ31镁合金热变形动态再结晶晶粒尺寸预测模型

采用热模拟实验方法获得了AZ31镁合金热变形真实应力-真实应变曲线,分析了变形工艺参数对AZ31镁合金热变形动态再结晶晶粒尺寸的影响规律。随着塑性变形应变速率的增大,动态再结晶晶粒尺寸减小。随着塑性变形温度的升高,晶粒尺寸增大。基于Yada模型,建立了AZ31镁合金热变形动态再结晶晶粒尺寸与变形工艺参数关系模型,以及动态再结晶临界应变与变形温度关系模型。晶粒尺寸预测模型计算值与实验值相吻合,最大相对误差为8.5%。临界应变模型计算值与实验值相吻合,最大相对误差为8.1%。建立的动态再结晶晶粒尺寸预测模型和临界应变预测模型的适用条件为变形温度250~400℃,应变速率0.01~1.0 s^(-1)。

AZ31镁合金网格式壁板级进压弯成形实验研究

通过实验研究确定了AZ31镁合金网格壁板级进压弯成形工艺参数,获得了合格的弯曲件。分析了弯曲件曲率半径的影响因素及规律,确定了AZ31镁合金网格壁板弯曲件曲率半径与弯曲凹模间距、压下高度之间的数学关系模型,分析了级进压弯工艺参数对镁合金壁板成形后晶粒尺寸的影响规律。结果表明,模型计算结果与实验结果相吻合,最大相对误差为5.7%。随着弯曲变形系数的增大,晶粒尺寸随之减小;随着变形温度的提高,晶粒尺寸随之增大。

罕见双峰织构在提高AZ31镁合金板材冷轧成形性能中的作用

对基极由板材法向向轧向偏离±40°的罕见双峰织构AZ31镁合金板材进行多道次冷轧实验研究。该板材由等径角轧制−连续弯曲−退火工艺制备。实验结果表明,该罕见双峰织构能大幅度提高板材的冷轧累积减薄率至39.2%,是传统强基面织构板材冷轧累积减薄率的2倍以上(18.3%)。金相和电子背散射衍射分析表明,该罕见双峰织构板材在冷轧过程中的显微组织及织构演化与传统强基面织构板材的区别显著。施密特因子(SF)分析表明,在冷轧过程中,基面<a>滑移和{1012}拉伸孪晶的SF值较大,而柱面<a>滑移和锥面<c+a>滑移的SF值较小。因此,基面<a>滑移和{1012}拉伸孪晶在该罕见双峰织构AZ31镁合金板材冷轧过程中将被大量激活来承载塑性应变,进而显著提高板材的冷轧成形性能。

铸轧速度对AZ31镁合金铸轧凝固焊合线的影响

通过有限元软件对水平双辊铸轧AZ31镁合金过程进行仿真,研究铸轧速度对凝固焊合线特征的影响。结果表明铸轧速度对凝固焊合线位置和形状有决定性的影响。随着铸轧速度提高,凝固焊合线沿铸轧方向朝出口偏移的同时铸轧板边部应力显著降低,有效缓解了镁合金铸轧边裂。

退火工艺对AZ31镁合金板材冲压性能影响分析

文章通过对大变形异步轧制后的AZ31镁合金板材进行退火前和退火后的杯突实验;通过拉伸试验测得冲压性能指标,对退火前和退火后的冲压性能指标进行比较,得到经退火处理,冲压性能指标都得到了很好的改善,有利于冲压成型;可得退火后可用较小的冲压力得到较大的杯突值。退火处理可极大改善AZ31镁合金板材的冲压性能。

AZ31镁合金成形极限图的实验研究与数值模拟

利用Nakazima半球凸模胀形实验构建了AZ31镁合金在170、200和230℃温度条件下的成形极限图,分析了温度对AZ31镁合金成形极限的影响。利用有限元方法对AZ31镁合金在200℃温度下的胀形过程进行了数值模拟,并将所得模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,随着胀形温度的升高,AZ31镁合金的变形抗力不断降低,显著提高了其成形极限,并验证了AZ31镁合金的塑性从100℃快速上升,到200℃后上升变缓。数值模拟和实验研究的结果具有较好的一致性,证实了所构建模型的有效性。

AZ31镁合金微弧氧化-磁控溅射镀钽复合膜的制备及耐蚀性

在AZ31镁合金表面制备了含P、Sr、F、Ca等元素的微弧氧化膜层,再利用磁控溅射技术对膜层进行后处理,实现了钽纳米薄膜的均匀沉积,对微弧氧化涂层微孔和微裂纹形成有效封闭;利用SEM、EDS、XRD等手段分析膜层微观形貌、元素组成;并通过电化学测试和浸泡实验测试复合膜层的耐腐性能。结果表明:钽薄膜改善了微弧氧化膜表面结构,弥补了微弧氧化的不足。复合膜层的腐蚀电流密度相比AZ31基底至少降低了7个数量级,比微弧氧化涂层降低了5个数量级,腐蚀电压也有相应的提高。

孪晶取向对AZ31镁合金板材各向异性的影响

沿AZ31镁合金商用板材TD方向预轧制引入孪晶结构。通过拉伸试验考察孪晶取向对镁合金板材各向异性的影响。结果表明商用AZ31板材具有强的基面织构和较小的平面各向异性。沿TD方向的侧轧可以产生大量的拉伸孪晶,并产生c轴//TD的孪晶取向。在应变量8%并退火后的AZ31板材中形成了单一的c轴//TD织构。孪晶取向的产生极大地降低了TD方向和45°方向的拉伸屈服强度,进而导致了强的平面各向异性。此外,c轴//TD织构的形成会提高板材协调厚度方向变形的能力,从而极大地降低板材的塑性应变比。

AZ31镁合金微弧氧化/环氧树脂-镍粉导电涂层的制备与研究

AZ31镁合金通过微弧氧化后表面具有很高的绝缘性,对此,通过在环氧树脂中加入镍粉制备出导电涂层,对微弧氧化后的镁合金表面进行导电改性。通过场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、导电测试、摩擦磨损试验、电化学测试等分析测试研究了不同镍粉含量的导电涂层的微观形貌、物相、导电性、耐磨性能及耐蚀性等。结果表明,随着镍粉含量的增加,电阻率最低可至0.02Ω·cm。当镍粉含量为50%(质量分数)时,膜层拥有导电性的同时也有较好的耐磨性能及耐蚀性能。

电化学阴极充氢对AZ31镁合金力学性能的影响

AZ31镁合金的氢致开裂行为(HIC)会促使结构件突发性脆断,容易造成安全隐患。对AZ31镁合金进行电化学阴极充氢,采用慢应变速率试验(SSRT)、氢含量测量、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)观察等手段研究了其对AZ31镁合金的拉伸力学性能的影响。结果表明:合金试样的力学性能随充氢时间的延长而下降,并且充氢时间越长,氢含量越高。其次,随着充氢的进行,氢在镁合金基体的晶界上扩散,导致晶胞晶格常数增加,进而降低镁合金晶粒的平均结合能和原子间结合力,最终使得AZ31镁合金的氢脆敏感性(IHE)增大。