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AZ31B镁合金板材热拉深成形及数值模拟

AZ31B镁合金板材热拉深成形及数值模拟

作者：王粒粒江苏大学

学位级别：硕士

镁合金以其重量轻、比强度高而日益广泛地应用于汽车、电子、航空航天等领域。由于镁晶体为密排六方结构,镁合金的室温塑性加工能力较低,因而很有必要研究镁合金的热拉伸性能,壳形件热拉深成形及其有限元模拟,为今后镁合金塑性加工提供... 详细信息

镁合金以其重量轻、比强度高而日益广泛地应用于汽车、电子、航空航天等领域。由于镁晶体为密排六方结构,镁合金的室温塑性加工能力较低,因而很有必要研究镁合金的热拉伸性能,壳形件热拉深成形及其有限元模拟,为今后镁合金塑性加工提供必要技术支持。本论文首先利用挤压+交叉轧制方式制备出了具有良好的冲压性能的、优质的AZ31B镁合金薄板。热拉伸实验表明:随着拉伸温度的增加,AZ31B镁合金热拉伸应力降低,延伸率呈增大趋势。镁合金热拉伸过程是软化与硬化相互作用的过程。在160～280℃范围内为延性断裂;在280℃以上时为沿晶断裂,镁合金热冲压的温度范围选为160～280℃。拉深模拟结果表明:凸模圆角与凹模圆角部位是拉深件应力较大区域,材料变形量大。拉深变形首先发生在凸模圆角部位,随后向筒壁转移;凸模圆角部位为拉深易开裂区,开裂区域呈现环形;筒壁开裂倾向小于凸模圆角部位,凹模圆角与平面凸缘部分为易起皱区。动摩擦与静摩擦系数越低,拉深极限值越大,动摩擦系数大于0.28,静摩擦系数大于0.4时,无法拉出完好的拉深件。热拉深试验表明:拉深速度、压边方式、凸凹模间隙和圆角半径、润滑剂的选择和热传递对镁合金的拉深成形具有重要影响。在较快的拉深速度下,断裂部位与板材成45°,属延性断裂;热传递造成板材温度不均匀,与凸模接触部分温度最低,凹模圆角部位温度最高,凸模温度太低,易造成板材激冷现象;凹模圆角部分温度较高将会造成板材晶粒长大。模拟凸凹模间隙为1.5t～2.1t,凹模圆角半径为9t～13t,凸模圆角半径为Υ凸模=(0.45～1)Υ凹模时能拉深出完好的镁合金拉深件,与实验结果吻合。液态聚四氟乙烯是AZ31B镁合金热拉深成形用良好的润滑剂。采用固定压边,在拉深温度为170℃,速度为2mm/s的实验条件下进行圆筒件热拉深,其极限拉深比达到2.6,建议采用变压边力能显著提高镁合金的拉深极限。运用模拟手段能有效模拟AZ31B镁合金薄板热拉深成形规律,对镁合金热拉深模具设计具有重要意义。在镁合金成形原理尚未探明之前,利用模拟手段进行重复性实验,可节约大量的时间和财力。

关键词： AZ31B镁合金交叉轧制热拉伸热拉深数值模拟

表面状态对AZ31B镁合金薄带超声波焊接性的影响

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焊接学报 2007年第7期28卷 9-12页

作者：张青来王粒粒胡永学江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

研究和讨论了焊接材料厚度、表面状态、中间层材料等因素对AZ31B镁合金超声焊接性的影响。结果表明，成功焊接的镁金属薄带（不大于0．3mm）被强制分离将导致与焊点交界处的未被焊接的材料撕裂开，界面接合强度可达到3-10MPa；表面状态... 详细信息

研究和讨论了焊接材料厚度、表面状态、中间层材料等因素对AZ31B镁合金超声焊接性的影响。结果表明，成功焊接的镁金属薄带（不大于0．3mm）被强制分离将导致与焊点交界处的未被焊接的材料撕裂开，界面接合强度可达到3-10MPa；表面状态对镁合金薄带焊接的界面接合强度影响较小，焊接自身包含对焊接件表面破碎及清理作用；焊接区域的温度升高与焊接材料厚度成反比，无需外加温度；中间层材料的选择对Mg／Mg界面超声波焊接有一定作用，有待于进一步研究及探讨；可采用多触头或滚焊方式实现大面积超声波镁合金薄带焊接。

关键词：镁合金薄带超声波焊接参数

热拉伸变形对AZ31B镁合金薄板显微组织的影响

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塑性工程学报 2008年第4期15卷 167-170页

作者：张青来王粒粒胡永学江苏大学材料科学与工程学院镇江212013

利用单向热拉伸实验和金相显微镜研究了AZ31B镁合金薄板热变形过程及其动态再结晶组织变化规律。结果表明,在变形温度为160℃、应变速率为1×10-3s-1时,拉伸变形后得到的显微组织是混合组织。260℃~280℃时形成均匀分布的细小等轴晶粒,... 详细信息

利用单向热拉伸实验和金相显微镜研究了AZ31B镁合金薄板热变形过程及其动态再结晶组织变化规律。结果表明,在变形温度为160℃、应变速率为1×10-3s-1时,拉伸变形后得到的显微组织是混合组织。260℃~280℃时形成均匀分布的细小等轴晶粒,其晶粒平均尺寸为5μm左右。在变形温度为320℃~400℃、变形速率为1×10-3s-1~3.3×10-4s-1时,晶粒平均尺寸为10μm^20μm,沿晶界出现氧化现象,且氧化"黑色"斑点发生聚集。

关键词：镁合金再结晶热拉伸微观组织

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不同纯度金属铍热处理时剩余电阻的变化

稀有金属材料与工程 2007年第8期36卷 1354-1357页

作者：张青来 Bondarev A B Andreev V A 王粒粒胡永学江苏大学 Industrial Center MATEKS Ltd Moscow 121596Russia

运用测量剩余电阻的方法,研究了4.2K温度时不同纯度的铍中剩余相的分解与其溶解动力学。结果表明:时效有效温度取决于金属中含有杂质的数量,随杂质数量的增加而提高;高纯度铍(～99.94%)如微合金一样也具有时效倾向;应用剩余电阻概念研... 详细信息

运用测量剩余电阻的方法,研究了4.2K温度时不同纯度的铍中剩余相的分解与其溶解动力学。结果表明:时效有效温度取决于金属中含有杂质的数量,随杂质数量的增加而提高;高纯度铍(～99.94%)如微合金一样也具有时效倾向;应用剩余电阻概念研究纯铍内部结构转变是非常有效的方法,它可记录时效过程初始阶段的变化(如400℃铍中扩散分解),这些变化用微观观察或X射线衍射分析很难得到。

关键词：剩余电阻铍时效动力学

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球墨铸铁的塑性变形及奥贝组织研究

金属热处理 2006年第12期31卷 25-28页

作者：张青来王粒粒胡永学戴起勋江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

利用Gleeble-1500热力学模拟机、光学和透射电子显微镜对球墨铸铁变形前后以及等温淬火处理后的组织进行了分析。结果表明，球铁热塑性变形最佳温度在750—800℃区间，此时流变应力接近950℃时的流变应力；变形后球铁为三层组织结构“... 详细信息

利用Gleeble-1500热力学模拟机、光学和透射电子显微镜对球墨铸铁变形前后以及等温淬火处理后的组织进行了分析。结果表明，球铁热塑性变形最佳温度在750—800℃区间，此时流变应力接近950℃时的流变应力；变形后球铁为三层组织结构“球状石墨＋蠕虫状石墨＋流线型石墨”；在透射电镜下清楚地观察到不同形状的下贝氏体和上贝氏体形貌以及典型的隐“M”型马氏体形貌。

关键词：球墨铸铁塑性变形贝氏体马氏体

AZ31镁合金薄板的制备和其组织与性能研究

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金属热处理 2006年第9期31卷 5-10页

作者：张青来王粒粒张士宏戴起勋王忠堂江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013 中国科学院金属研究所辽宁沈阳110016

对半连续铸造获得的镁合金棒材通过大比率挤压细化组织,制备出各种厚度的薄板,再通过单向和交叉轧制获得平均晶粒尺寸<5μm的细晶镁合金薄板。所制备镁合金薄板经523 K×30 m in退火后发生静态再结晶,孪晶、位错、亚结构基本消失,板材... 详细信息

对半连续铸造获得的镁合金棒材通过大比率挤压细化组织,制备出各种厚度的薄板,再通过单向和交叉轧制获得平均晶粒尺寸<5μm的细晶镁合金薄板。所制备镁合金薄板经523 K×30 m in退火后发生静态再结晶,孪晶、位错、亚结构基本消失,板材具有良好的力学性能和组织结构。交叉轧制改善了镁合金板材的各向异性,薄板具有良好的热拉深性能,成功地拉深出质量完好的筒形件,未显示出“凸耳”现象,极限拉深比达到2.60。

关键词：镁合金薄板大挤压比单向和交叉轧制晶粒细化热拉深性能

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时效处理对金属铍剩余电阻比的影响

中国有色金属学报 2007年第7期17卷 1124-1128页

作者：张青来 A.B.Bondarev V.A.Andreev 王粒粒胡永学江苏大学材料科学与工程学院 Industrial Center Mateks Ltd. Moscow 121596Russia

运用电位方法测量纯金属铍剩余电阻比,研究了时效处理制度对金属铍的剩余电阻比的影响。结果表明:金属铍的剩余电阻比不仅与时效温度和金属内杂质的浓度有关,而且受时效时间的影响;剩余电阻比值随金属铍样品纯度的增加而增加,纯金属铍(... 详细信息

运用电位方法测量纯金属铍剩余电阻比,研究了时效处理制度对金属铍的剩余电阻比的影响。结果表明:金属铍的剩余电阻比不仅与时效温度和金属内杂质的浓度有关,而且受时效时间的影响;剩余电阻比值随金属铍样品纯度的增加而增加,纯金属铍(纯度大于99.91%)的剩余电阻比值为20-147,并随时效温度和时效持续时间的不同而变化;高纯度(99.94%)金属铍具有合金时效处理倾向,可以作为时效型微合金来研究杂质对金属的性能影响。

关键词：铍剩余电阻比时效处理

热处理对Ti-Al-Nb基合金组织和性能的影响

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金属热处理 2009年第5期34卷 10-13页

作者：张青来 Bondarev A B Andreev V A 王粒粒韩伟东江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013 Industrial Center MATEKS Ltd Moscow 121596Russia 宝鸡市博信金属材料有限公司陕西宝鸡721013

用光学显微镜和透射电子显微镜研究了Ti-Al-Nb基三种合金在空冷和水淬后的微观组织及其力学性能。结果表明:Al含量为11%-14%的Ti-Al-Nb基三种合金经不同热处理后,在晶界上和晶内均有α2相析出;在1100～1150℃水淬后可观察到单相再结晶组... 详细信息

用光学显微镜和透射电子显微镜研究了Ti-Al-Nb基三种合金在空冷和水淬后的微观组织及其力学性能。结果表明:Al含量为11%-14%的Ti-Al-Nb基三种合金经不同热处理后,在晶界上和晶内均有α2相析出;在1100～1150℃水淬后可观察到单相再结晶组织;小于1050℃水冷和空冷后未发生再结晶转变;经1050℃×1h/AC+820℃×5h/AC双重退火处理后,晶界和晶内除有α2相析出外,晶内有弥散分布的O相析出,并形成网篮组织,其抗拉强度、屈服强度和耐热性能均得到提高,塑性反而降低。

关键词： Ti-Al-Nb基合金热处理微观组织

变形参数对AZ31B镁合金薄板再结晶组织的影响

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机械工程材料 2007年第11期31卷 36-39页

作者：张青来郭海玲王粒粒胡永学江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

采用热拉伸试验机、光学显微镜和扫描电镜等研究了AZ31B镁合金薄板热变形过程中静态再结晶和动态再结晶组织的变化规律。结果表明:镁合金在热变形过程中发生变形前的静态再结晶和变形时的动态再结晶;当变形温度为240~300℃,变形前保温... 详细信息

采用热拉伸试验机、光学显微镜和扫描电镜等研究了AZ31B镁合金薄板热变形过程中静态再结晶和动态再结晶组织的变化规律。结果表明:镁合金在热变形过程中发生变形前的静态再结晶和变形时的动态再结晶;当变形温度为240~300℃,变形前保温时间为12~18 min的静态再结晶,拉伸时应变速率为1.000×10-3s-1、拉伸时间为10~25 min的变形条件下,可获得均匀分布的细小等轴晶组织;拉伸断口由撕裂棱、孔洞和单独的细小晶粒组成。

关键词：镁合金再结晶热拉伸