挤压态单/双相镁锂合金的组织与性能

对Mg-8.6Li-6.5Zn-1.4Y、Mg-9.6Li-8.9Zn-1.9Y铸态镁锂合金在相同工艺下进行热挤压变形,研究了两种镁锂合金的显微组织、密度和力学性能。结果表明:Mg-8.6Li-6.5Zn-1.4Y铸态合金主要由α-Mg相、β-Li相、Mg_(3)Zn_(6)Y_(1)相组成,为(α+β)双相镁锂合金,Mg-9.6Li-8.9Zn-1.9Y铸态合金主要由β-Li相、Mg_(3)Zn_(6)Y_(1)相组成,为β单相镁锂合金;热挤压变形后,双相镁锂合金中α-Mg相沿挤压方向变形呈条状,单相镁锂合金中形成少量尺寸较小的α-Mg相,两种合金中的Mg_(3)Zn_(6)Y_(1)相均发生破碎并沿挤压方向变形;相比双相镁锂合金,单相镁锂合金的平均晶粒尺寸较小,第二相(Mg_(3)Zn_(6)Y_(1)、Mg_(3)Zn_(3)Y_(2)、LiMgZn相)平均尺寸和体积分数较大,且硬度、屈服强度、抗拉强度更大,分别增加了2.72%,7.53%,3.59%,断后伸长率略有减小。

基于Deform 3D的AZ31镁合金不对称挤压变形工艺模拟

通过Deform 3D软件模拟了AZ31镁合金不对称挤压变形工艺过程。结果表明,设置不同水平长度流动距离促使材料不对称地流入挤压通道,进而形成不对称剪切变形,出现应变及应力集中分布的不对称性,促使材料晶粒沿着剪切面偏转,获得细晶、弱织构的高性能镁合金坯料。

热挤压Mg-1Gd-0.75Er-0.5Zn-0.18Zr镁合金组织演变和变形机制研究

以Mg-1Gd-0.75Er-0.5Zn-0.18Zr为对象,研究了均匀化退火对合金组织的影响,热挤压对织构和力学性能的影响.微观结构分析表明,500℃均匀化12 h后,与铸态合金相比,沿晶界析出的块状LPSO相明显减少,部分块状LPSO相转化为层片状LPSO相.在热挤压后,合金内的LPSO相会发生扭折变形来适应变形,动态再结晶机制为连续动态再结晶机制和PSN机制.挤压后合金的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为340 MPa、308 MPa和4.64%,力学性能的改善主要归因于强纤维织构的存在.

AQ80M镁合金挤压板材微观组织与力学性能不均匀性的研究

通过OM、SEM、XRD、EBSD和拉伸试验,研究AQ80M镁合金挤压板材微观组织及力学性能不均匀性。研究结果表明:AQ80M镁合金挤压板材主要由α-Mg基体和β-Mg17Al12相组成,边部β相分布弥散,再结晶程度比心部的高,心部存在粗大的未再结晶晶粒。经410℃/2 h固溶处理后β相溶入基体,屈服强度下降,断后伸长率上升。从心部到边部多数晶粒的c轴(<0001>轴)从平行于ND方向转变为平行于TD方向,在不同区域沿ND方向拉伸时的变形机制发生变化。沿ED方向拉伸柱面滑移施密特因子(SF)大于0.4的晶粒占比和平均SF比TD和ND方向的高,这是导致AQ80M镁合金挤压板材各向异性的主要原因。边部沿ED方向拉伸基面滑移SF大于0.4的晶粒占比和平均SF比心部的低,柱面滑移SF大于0.4的晶粒占比和平均SF比心部的高,导致边部屈服强度更高。

挤压镁-镓-锌合金微观组织与力学性能

镁-镓(Mg-Ga)合金是一种新型的可时效硬化型合金。在Mg-Ga合金的基础上添加少量锌(Zn),通过熔炼和热挤压,综合采用扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜、室温拉伸等表征测试手段,研究了挤压Mg-Ga-Zn合金的微观组织及力学性能。研究发现,挤压后Mg-7.6Ga wt.%和Mg-7.6Ga-1.7Zn wt.%合金具有完全再结晶组织,晶粒大小分别为51μm和38μm,表明添加Zn元素可以显著细化晶粒。通过电子背散射衍射表征,挤压态Mg-7.6Ga和Mg-7.6Ga-1.7Zn合金具有强基面织构,即[0001]α垂直于挤压方向。时效后,两种合金的硬度都明显上升。通过扫描透射电子显微分析表征,在两种合金的基体中可观察到棒状析出相,并且添加Zn可明显地增加析出相数密度。室温拉伸测试表明,挤压态Mg-7.6Ga合金的屈服强度、抗拉强度和断裂延伸率分别为118 MPa,225 MPa和25%;添加Zn后,Mg-7.6Ga-1.7Zn合金的力学性能明显提升,屈服强度、抗拉强度和断裂延伸率分别为131 MPa、250 MPa和22%。

采用周向剪切挤压变形制备高性能细晶镁合金工艺研究

为了获得性能良好的细晶镁合金材料,设计出连续周向剪切挤压变形工艺。采用有限元模拟软件分析了变形温度对挤压过程中材料流动、应力及应变演变的影响。进一步以模拟结果为指导,在不同温度下进行周向剪切挤压实验。结果表明:该变形工艺可有效细化晶粒,为高性能镁合金的制备提供了一条有效途径。

不同挤压速率的AZ31镁合金背压式等通道角挤压变形模拟

晶粒细化是改善镁合金材料强韧性的关键手段之一,而剧烈塑性变形工艺常作为细化晶粒的首选技术。等通道角挤压工艺(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)由于可极大地细化晶粒而被广泛应用,然而一般的ECAP工艺在细化晶粒到一定程度后便难以继续,亟需对其改进。针对此,设计一种新型背压式ECAP工艺,采用Deform 3D软件对该工艺进行模拟,研究了不同挤压速率对AZ31镁合金变形过程的影响。结果表明,在等通道角挤压过程中设置背压可促进等效应变,且对应变速度非常敏感。在低挤压速率下其局部金属流动、等效应力明显加剧,在达到一定程度后,背压对释放应力集中效果明显,局部应力及应变增大不明显。这主要与镁合金变形机制基面滑移及棱柱面非基面滑移有关。此种新工艺对于镁合金材料进一步晶粒细化和提高性能有重要作用。

新型反对称弧形非对称挤压对镁合金薄板微观组织和力学性能的影响

设计传统对称挤压和新型反对称弧形非对称挤压工艺制备镁合金薄板,沿薄板挤压方向倾斜0°、45°和90°取样得到挤压方向、45°和横向试样,开展室温单轴拉伸试验,评估薄板力学性能。应用电子背散射衍射技术对不同处理状态的镁合金板材进行微观组织表征,探讨晶粒尺寸及其取向分布与板材力学性能之间的关系。结果表明:与商用热轧态板材相比,传统挤压板材在挤压方向、45°和横向3个方向上的抗拉强度和延伸率均有所提高,延伸率由热轧板材的7.8%~10.1%增至传统挤压板材的18.7%~22.5%;新型非对称挤压板材在3个方向上的屈服强度、抗拉强度和延伸率均有所提高,屈服强度超过179 MPa,抗拉强度接近或超过300 MPa,延伸率13.6%~20.3%。性能的改善一方面和挤压导致的晶粒细化有关,晶粒尺寸由热轧态的24.82μm细化至传统挤压板材的10.14μm和新型非对称挤压板材的6.55μm;另一方面和挤压引起的织构弱化有关,尤其是新型非对称挤压板材因为引入法向和横向的应变梯度,基面织构显著弱化。

GB/T 5155-2022《镁及镁合金热挤压棒材》述评

本文对GB/T 5155-2022《镁及镁合金热挤压棒材》的发展历程、编制原则、修订内容、先进水平、创新点等进行了重点介绍,并对镁及镁合金的发展进行了叙述。

半固态等温热处理复合挤压对Mg-15Gd-1.7Ni镁合金微观组织及硬度影响

半固态等温热处理复合挤压是通过改善镁合金组织结构强化其力学性能的一种重要工艺方法。本文研究不同保温温度和保温时间对Mg-15Gd-1.7Ni镁合金微观组织晶粒尺寸、形貌和液相分数变化的影响,分析铸态直接挤压﹑半固态挤压和半固态处理水淬后挤压3种状态下镁合金的微观组织及硬度。结果表明,经过半固态热处理后的镁合金中的α-Mg相晶粒变得细小、圆整,分布也较为均匀,同时复合挤压工艺改善了硬度在垂直挤压和挤压方向上的不均匀性。

挤压态AZ91D镁合金拉伸塑性性能研究

文章通过高温拉伸测试,分别对比未处理与固溶和时效处理的挤压态AZ91D镁合金在等应变速率与等温度条件下的延伸率,并测定不同拉伸状态下的微观形貌验证拉伸测试结果。研究了固溶和时效处理的挤压态AZ91D镁合金在250~350℃、应变速率在10-5~10-3的超塑性流变行为。结果显示:在280℃、0.0005s-1的条件下获得的最高延伸率达185.3%。在AZ91D镁合金超塑性成形过程中,初始应变速率的影响比变形温度更显著。得出结论:固溶处理和时效处理可减小AZ91D的晶粒尺寸;根据AZ91D镁合金超塑性变形后的晶粒组织验证固溶和时效处理能提高合金的超塑性。

西安 中国重型院研发的3600吨镁合金挤压生产线热负荷试车成功

近日,西安经开区中国重型院成套供货的3600吨镁合金挤压生产线一次性热负荷试车成功,这是中国重型院研制的首台镁合金挤压装备。据了解,中国重型院研制的镁合金挤压装备最大挤压力为36MN,可生产最大截面尺寸为450x200mm(宽x高)、最大外接圆Φ370mm的型材和最大外径Φ280mm的棒材。

AZ31镁合金和7050铝合金ECAP过程的数值模拟研究

利用Abaqus有限元软件分别对AZ31镁合金和7050铝合金进行等通道转角挤压(ECAP)数值模拟研究。利用有限元(FE)模拟得到应力场、应变场及载荷-位移曲线,分析了在不同挤压温度、挤压速度、摩擦条件和不同截面下等通道转角挤压的变形规律。结果表明,挤压温度升高可以降低挤压载荷,这有利于AZ31镁合金挤压,在摩擦较小情况下进行变形有利于降低挤压载荷,提高变形均匀性;在不考虑变形过程中温升效应的情况下,挤压速度对挤压载荷影响较小,当挤压速度提高时,最大等效应变值有所提高;圆形截面比方形截面更适合进行等通道转角挤压。

AZ91D-2.2Cu合金板大挤压比下组织和拉伸断口研究

通过分析AZ91D-2.2Cu合金板在大挤压比下的组织演变和拉伸断口测试,对AZ91D+2.2Cu合金内呈现块状外形的金属间化合物进行表征发现主要存在Mg、Zn和Cu三种元素,此时Mg、Zn、Cu的原子比达到37.2∶44.8∶19.2,属于MgZnCu相。AZ91D+2.2Cu合金形成了具有稳定衍射强度的MgZnCu相,其比例也保持基本恒定。AZ91D+2.2Cu合金已经不存在解理台阶,形成了更少的撕裂棱,而韧窝尺寸与深度都得到明显提高,还有一些非连续状的MgZnCu相出现在韧窝内。

镁合金铸造成型中的数值模拟

以AZ91D镁合金汽车控制臂为研究对象,采用Magma Soft铸造模拟软件对汽车控制臂的挤压铸造成型过程进行数值模拟,包括汽车控制臂浇铸过程中的充型和后期凝固过程,并优化了成型工艺。模拟结果表明,汽车控制臂在充型过程中,在充型达到60%时易于在左侧部位出现易卷气部位而形成气孔、夹渣等缺陷。优化后汽车控制臂的充型过程相对优化前更加平稳,控制臂较薄处以及嵌件处的卷气得到消除,避免了形成气孔、夹渣等缺陷。优化后挤压铸造汽车控制臂的成型质量良好,没有出现浇不足以及凝固补缩等缺陷,整个充型过程平稳,表明采用数值模拟方法对AZ91D镁合金控制臂的成型过程进行模拟优化是可行的,能得到成型质量良好的挤压铸件。

热挤压AZ80镁合金板材的组织及力学性能

对热挤压AZ80镁合金板材进行了金相组织、显微硬度、拉伸及断口扫描试验,探讨了热挤压板材的组织与力学性能。结果表明:板材纵向组织偏析严重,板材边缘组织与板材中心组织差异较大,板材中心组织纵向延伸较大,具有很强方向性,而板材横向组织差异不明显;同时显微硬度值在板材边缘较小,而在板材内部较大,在厚度方向呈两边小中间大的分布,这些表明板材具有明显的各向异性;板材纵向抗拉强度高达384 MPa,伸长率较低,为10.81%;板材断口微观形貌呈现内部很深的卵性韧窝,属于韧性断裂。

镁锂合金微型热管电场辅助超塑挤压成形

目的解决新一代轻质镁锂合金微型热管加工难度大、尺寸精度差、性能不稳定的难题。方法对镁锂合金坯料施加脉冲电流,利用脉冲电流产生的电致超塑性效应提高塑性变形能力,降低镁锂合金微型热管的加工难度。利用有限元仿真和实验相结合的方法,分析微型热管电场辅助超塑挤压过程中微型热管的变形行为与缺陷演变。结果电场辅助超塑成形的挤压力远低于相同温度下纯加热成形的变形力,能够单道次挤压出Φ2 mm的微细热管。结论与相同温度下的纯加热成形相比,电场辅助微型热管超塑挤压成形的变形抗力降低了50%,证明电致超塑性可有效降低镁锂合金微型热管的加工难度。随着超塑挤压速度的增加,变形不均匀性加剧。当挤压速度为0.006~0.02 mm/s时,能够获得尺寸精度和表面质量较好的微型齿槽。当挤压速度超过0.02 mm/s时,容易导致微型齿与管壁区域之间的材料流动不均匀,甚至诱发断裂。当挤压温度为200~280℃时,可以软化材料,降低挤压力,避免了温度过高产生的“焊接”现象。镁锂合金微型热管成形过程受尺寸效应影响,在挤压杆微型齿槽表面,亚毫米尺寸导致镁锂合金与模具间的界面摩擦增大、材料流动变慢,进而影响了微型齿槽的填充质量。

挤压后Mg-3Sn-2Al-1Zn-0.6Sb镁合金时效的组织性能研究

以Mg-3Sn-2Al-1Zn-0.6Sb镁合金经过正挤压与复合挤压后的材料为研究对象,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度测试等方法,研究了不同温度和时间下挤压后镁合金的组织和性能。结果表明:随着时效温度的升高,析出相Mg_(2)Sn和Mg_(17)Al_(12)的数量显著增加,材料硬度提升幅度也更大;随着时效时间的增加,时效硬度呈现先增加后下降的趋势;正挤压与复合挤压样品均在时效4 h后达到峰时效,正挤压试样的最大显微硬度值为98.9 HV,而复合挤压试样的最大显微硬度值为81.2 HV,表明时效对正挤压材料的强化效果明显优于复合挤压材料。

Zn和Gd元素含量和比例对铸态和挤压态Mg-8Li合金显微组织和力学性能的影响

研究Zn和Gd元素含量及其质量比对铸态和挤压态Mg-8Li合金显微组织和力学性能的影响。挤压后,析出相破碎。β-Li中分散着粒径约100 nm的球形微粒。形成了由长条状α-Mg粗晶和再结晶β-Li细晶组成的双峰结构。挤压后合金的强度和塑性显著提高,且屈服强度和极限抗拉强度随Zn和Gd含量的增加而增加。Mg-8Li-8Zn-2Gd合金表现出最优的综合性能,其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别为274 MPa、283 MPa和39.9%。挤压态合金主要强化机制为由β-Li的细晶强化和α-Mg的织构强化组成的双模态结构强化和析出相的弥散强化。

低温挤压Mg-Sm-Ce系合金的微观组织与力学性能研究

大幅提升低成本变形镁合金的绝对强度是轻合金研究领域的关键瓶颈问题之一。本研究基于相图计算设计了一种包含低含量轻稀土元素的新型Mg-Sm-Ce-Mn系合金,通过低温挤压实现了近400 MPa的超高强度。Mg-0.8Sm-0.4Ce-0.4Mn(EM10,质量分数,%)合金经低温挤压后形成了双组态晶粒组织,并表现为典型的丝织构,动态析出了Mg41(Ce,Sm)5和Mg12Ce微米第二相;低的挤压温度及高密度纳米第二相的析出,促进EM10合金的再结晶晶粒尺寸细化至约0.93μm,同时在未再结晶区域内残留有高密度的残余位错;细晶强化、第二相强化、织构强化及位错强化的综合作用,使EM10合金的屈服强度可高达约379 MPa,同时保持约4.7%的延伸率。继续提升Ce和Sm元素的含量,会引入更多的脆性微米级第二相,将损伤合金的塑性。因此,通过低温挤压工艺和成分优化,设计制备出了一种高强度Mg-0.8Sm-0.4Ce-0.4Mn合金,相关结果可为低合金化、超高强度变形镁合金的制备提供理论指导。