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AZ31镁合金板材低温双向反复弯曲及退火下的织构弱化

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中国有色金属学报 2012年第9期22卷 2492-2499页

作者：霍庆欢杨续跃马继军孙欢王军郭俊成秦佳中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室长沙410083

对AZ31镁合金热轧板材在423 K进行6道次双向反复弯曲变形,随后在523 K退火1 000 s,利用光学显微镜和电子背散射衍射(EBSD)技术研究该工艺过程中组织及织构的演变规律。结果表明:孪生是主要变形机制;在523 K退火1 000 s后,边部组织已经... 详细信息

对AZ31镁合金热轧板材在423 K进行6道次双向反复弯曲变形,随后在523 K退火1 000 s,利用光学显微镜和电子背散射衍射(EBSD)技术研究该工艺过程中组织及织构的演变规律。结果表明:孪生是主要变形机制;在523 K退火1 000 s后,边部组织已经完全静态再结晶,晶粒明显细化,而中部组织仅发生晶粒长大,最终形成两边晶粒细小、中间晶粒粗大的双向梯度组织。退火态样品内部织构得到弱化,从板材几何中心处至两表面,织构强度逐渐降低,沿板厚方向呈不严格的对称梯度分布;靠近板材上表面区域织构发生弱化和随机化,靠近板材下表面区域晶粒取向集中在取向因子为0.5的方向,而板材几何中心处仅部分晶粒取向发生偏转,取向因子呈双峰分布。

关键词：镁合金双向反复弯曲孪晶晶粒细化织构弱化

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挤压态Mg-Gd-Y镁合金的热变形行为

机械工程学报 2023年第22期59卷 332-342页

作者：梁海成于仁杰崔海涛沈阳理工大学材料科学与工程学院沈阳110159 中国兵器工业集团航空弹药研究院有限公司哈尔滨150030

为研究Mg-10Gd-3Y-0.6Zr-1Ag(Mg-Gd-Y)镁合金的热变形行为,在MMS-200热压缩模拟试验机上进行热压缩试验。热压缩试验参数分别如下:变形温度623 K、673 K、723 K、773 K,应变速率0.001 s^(-1)、0.01 s^(-1)、0.1 s^(-1)、1 s^(-1),对其热压缩真应力-真应变曲线进行分析,构建该合金的流变应力本构方程,并建立峰值应力下的热加工图,通过电子背散射衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)技术分析该合金热变形后再结晶及织构的演变规律。结果表明,该合金具有连续的动态再结晶特征,且流变应力随应变速率增大和变形温度减小而升高;通过双曲正弦函数修正的Arrhenius关系计算出其变形激活能Q=181.08kJ/mol,应力指数n=4.3313;通过热加工图的分析确定其在T=390~500℃,ε=0.001~0.03s^(-1)参数范围内最适合热加工;EBSD检测结果表明在较高的变形温度以及较低的应变速率下变形时,再结晶更充分,合金的织构更弱。

关键词：变形镁合金热压缩本构方程热加工图织构弱化

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石墨烯增强镁合金塑性加工的组织和力学性能

材料科学与工艺 2019年第1期27卷 9-15页

作者：刘宾周明扬任凌宝孙浩权高峰西南交通大学材料科学与工程学院成都610031

为获得优异力学性能的复合材料,选用石墨烯作为增强体.本文采用粉末冶金方法,经高能球磨法、冷压、烧结、热压和热挤压制备了AZ31镁合金及石墨烯(GNPs)增强AZ31镁基复合材料棒状试样,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍... 详细信息

为获得优异力学性能的复合材料,选用石墨烯作为增强体.本文采用粉末冶金方法,经高能球磨法、冷压、烧结、热压和热挤压制备了AZ31镁合金及石墨烯(GNPs)增强AZ31镁基复合材料棒状试样,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和室温拉伸、压缩表征了该材料的组织和力学性能.结果表明:制备的复合材料及基体中生成了Mg_(17)Al_(12)和MgO,加入GNPs后复合材料的屈服强度与维氏硬度都优于基体材料;加入GNPs质量分数为0.5%和1.0%的GNPs复合材料分别比基体屈服强度增加13.2%和14.2%(258和259 MPa),显微维氏硬度分别增加11.4%和14.3%(78和80 HV),主要的强化机制为载荷转移强化、奥罗万强化、热错配强化,但材料的拉伸延伸率分别降低到3.9%和4.3%,比基体分别降低了38%和32%,材料的致密度分别为99.6%、98.5%、97.8%,随着GNPs的增加,致密度降低;GNPs的加入未改变材料的断裂方式,材料的断裂方式均主要为脆性断裂;GNPs的添加使复合材料的基面{0002}织构弱化,从而降低材料的屈服不对称性.

关键词：石墨烯(GNPs) AZ31 金属基复合材料织构弱化多步塑性加工

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轧制镁合金中的板织构及其控制工艺

热加工工艺 2012年第11期41卷 116-118页

作者：张亚萍艾娟靳丽上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 国家知识产权局专利局专利审查协查北京中心北京100090

对轧制镁合金中的板织构及其控制工艺的研究进展进行评述。镁合金在轧制过程中形成(0001)平面平行于轧制平面的基面织构,其主要原因是基面α滑移及{10-12}孪生变形。通过弱化织构,可显著提高变形镁合金的塑性和成形性。弱化镁合金织构... 详细信息

对轧制镁合金中的板织构及其控制工艺的研究进展进行评述。镁合金在轧制过程中形成(0001)平面平行于轧制平面的基面织构,其主要原因是基面α滑移及{10-12}孪生变形。通过弱化织构,可显著提高变形镁合金的塑性和成形性。弱化镁合金织构的手段有2种:添加稀土元素和设计特殊成型工艺。添加少量稀土就可对织构弱化起到明显效果。通过异步轧制、等径角轧制等引入剪切变形,改变再结晶晶粒基面取向,从而弱化变形镁合金织构。镁合金板材多道次轧制过程中或者轧制后一般都需进行退火,退火工艺对变形镁合金的织构有一定弱化效果。

关键词：轧制镁合金板织构织构弱化合金化工艺控制

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汽车用镁合金纯剪切变形工艺的模拟分析

热加工工艺 2024年第19期53卷 128-131页

作者：李银标吴捷王振宇王树云徐灿无锡职业技术学院江苏无锡214121 江苏大学无锡机电学院江苏镇江212013 苏州大学工程训练中心江苏苏州215325

为了弱化织构和细化晶粒以改善AZ31镁合金材料综合力学性能,设计了纯剪切挤压变形工艺。通过Deform 3D软件对该工艺进行模拟分析。结果显示,通过该挤压剪切变形,镁合金材料呈现不对称性流动,变形主要集中在材料外侧。随变形程度增加,应... 详细信息

为了弱化织构和细化晶粒以改善AZ31镁合金材料综合力学性能,设计了纯剪切挤压变形工艺。通过Deform 3D软件对该工艺进行模拟分析。结果显示,通过该挤压剪切变形,镁合金材料呈现不对称性流动,变形主要集中在材料外侧。随变形程度增加,应变向内部延伸扩展,进而形成较大剧烈塑性变形,弱化织构和细化晶粒,有利于镁合金综合性能提高。

关键词： AZ31镁合金剪切变形织构弱化晶粒细化

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AZ31镁合金大塑性变形工艺研究

AZ31镁合金大塑性变形工艺研究

作者：李耀祖合肥工业大学

学位级别：硕士

镁合金具有密度小、比强度高,等优点,在地壳中占比高,资源丰富,被誉为“21世纪的绿色工程材料”,在很多领域如3C电子、航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用市场。但镁合金为密排六方结构,滑移系少,成型能力差,探索高强度高塑性的镁... 详细信息

镁合金具有密度小、比强度高,等优点,在地壳中占比高,资源丰富,被誉为“21世纪的绿色工程材料”,在很多领域如3C电子、航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用市场。但镁合金为密排六方结构,滑移系少,成型能力差,探索高强度高塑性的镁合金的制备工艺具有重要的意义。大量研究表明,细化晶粒可以同时提高材料的强度和塑形。利用大塑性变形加工方法可以有效细化镁合金组织,本课题分别探索搅拌摩擦加工、表面机械研磨处理、轧制等加工工艺及其复合处理方面进行了研究。搅拌摩擦加工重点研究了旋转速度、进给速度和冷却条件对AZ31镁合金搅拌区组织和力学性能的影响。搅拌摩擦加工完成后,在TD-ND面形成“锅”形区域搅拌区,搅拌区为细小均匀的等轴晶组织。旋转速度越大,镁合金晶粒尺寸越大,材料的力学性能越差。进给速度对材料的组织和力学性能影响较小。水冷条件相对与空冷可以明显细化材料的组织,同时抗拉强度和塑形更好。表面机械研磨（SMAT）处理可以在金属表面产生一层致密无缺陷的细晶层,并与金属基体之间没有界面障碍,可以使材料产生明显的强化效果。不同时间的SMAT处理对镁合金组织具有明显差异,对1mmAZ31镁合金板材分别进行15min、30min、60min、90min、120min的表面机械研磨处理,细晶层厚度从9μm增加到171μm。表面机械研磨处理后,材料截面显微硬度呈现梯度变化,金属内部显微硬度较低,越靠近表面显微硬度越高。随着处理时间的增加,材料的拉伸屈服强度逐渐升高,塑性逐渐降低。将2mm板材轧制处理,轧板内会形成大量的压缩孪晶,这些孪晶对使材料压缩屈服强度提高,将获得的轧板分别在100℃,180℃,250℃退火处理1h,镁合金发生动态再结晶,孪晶组织逐渐消失,屈服强度逐渐降低,塑性提高。本文同时探索了搅拌摩擦加工和表面机械研磨（SMAT）复合处理表面机械研磨处理（SMAT）和轧制复合处理等新型加工工艺。

关键词：晶粒细化织构弱化动态再结晶

AZ31镁合金压弯-轧平复合变形工艺及性能研究

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AZ31镁合金压弯-轧平复合变形工艺及性能研究

作者：张玉鹏沈阳理工大学

学位级别：硕士

镁合金在所有结构材料中密度最小,在交通运输业中应用会大幅度降低运输成本,并且镁合金有较高的回收利用率,因此镁合金的使用有利于环境的保护,被称为“绿色工程材料”。但镁合金由于其独特的晶体排布类型,导致其在室温下塑性成形极限较... 详细信息

镁合金在所有结构材料中密度最小,在交通运输业中应用会大幅度降低运输成本,并且镁合金有较高的回收利用率,因此镁合金的使用有利于环境的保护,被称为“绿色工程材料”。但镁合金由于其独特的晶体排布类型,导致其在室温下塑性成形极限较低,这导致其应用范围不及铝、铁等常用金属。因此若拓展镁合金应用领域,首先应解决的问题就是提高镁合金的塑性变形能力。本文通过数值模拟与实验的方法,研究了AZ31镁合金板材在不同工艺下压弯-轧平复合变形的材料流动规律,分析了不同工艺参数对镁合金板材微观组织、力学性能及织构的影响。获得以下结论:(1)对AZ31镁合金板材压弯-轧平复合变形过程进行数值模拟,分析其在复合变形过程中应力场、破坏系数、温度场的变化规律,对模具结构和工艺参数进行了优化。(2)确定工艺参数后,对AZ31镁合金板材进行不同工艺的压弯-轧平复合变形,经不同工艺复合变形之后板材表面无裂纹、褶皱等缺陷。(3)分析了不同工艺下的复合变形对AZ31镁合金板材微观组织的影响,结果表明单道次复合变形晶粒最大细化程度达36.6%,两道次复合变形晶粒最大细化程度达56.8%。(4)对复合变形后的板材进行力学性能测试及织构分析。结果表明:两道次复合变形后的板材抗拉强度最多提高了20.5%,延伸率提高了12.0%;两道次复合变形之后板材在{0001}基面织构最大弱化程度达48.8%。(5)采用元胞自动机法(CA)对镁合金板材压弯-轧平复合变形过程进行微观组织模拟,复合变形后的板材内部发生了动态再结晶,晶粒得到了细化,模拟所得平均晶粒尺寸与实际结果吻合,最大误差为7.34%。

关键词： AZ31镁合金板材压弯-轧平复合变形数值模拟力学性能织构弱化

AZ31镁合金板材低温双向反复孪生变形及退火再结晶的研究

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AZ31镁合金板材低温双向反复孪生变形及退火再结晶的研究

作者：张雷中南大学

学位级别：硕士

HCP结构的镁合金因滑移较少、易于形成强基面织构而具有较差的室温塑性。为了促进镁合金的应用,有必要研究通过细化晶粒和织构弱化来提高其塑性的工艺。基于本课题组对镁合金孪生变形的研究,本文拟利用低温双向反复孪生变形以及再结晶... 详细信息

HCP结构的镁合金因滑移较少、易于形成强基面织构而具有较差的室温塑性。为了促进镁合金的应用,有必要研究通过细化晶粒和织构弱化来提高其塑性的工艺。基于本课题组对镁合金孪生变形的研究,本文拟利用低温双向反复孪生变形以及再结晶退火制备具有梯度结构的镁合金板材,探索改善镁合金板材力学性能的新方法。对AZ31镁合金热轧板材在423 K进行了双向反复弯曲变形及523 K和573 K退火处理,利用光学显微镜及EBSD研究了该工艺过程中的组织和织构演化规律.结果表明,低温双向反复孪生变形及退火再结晶工艺可以通过晶粒细化和织构弱化有效提高镁合金板材的室温延性。变形时孪生为主要变形机制,随着变形道次的增加,表层晶粒中不断的累积孪生变形,并最终导致晶粒被高密度的孪晶交叉分割细化;中间层始终仅有少量孪晶产生,材料趋向于形成表层孪晶密度大、中间层孪晶密度小的双面对称梯度组织。12道次时,上、下表层均发生了大范围的孪生动态再结晶,形成的新晶粒的尺寸不足0.5μm。试样的显微硬度随着变形道次的增加而显著增大,但中间硬度增大的幅度明显小于表层,呈现为不对称的V字形分布。 6道次变形镁合金在退火时,上、下表层发生了基于孪生的静态再结晶,46μm的初始晶粒被细化至10μm左右。最终形成了中间晶粒粗大、表层晶粒细小的双向梯度结构。上、下表层完全再结晶新晶粒在523 K时非常稳定,随退火时间的延长其平均晶粒尺寸变化不大;而在573 K时则持续缓慢长大。在523 K退火时,中间层始终没有发生明显的再结晶现象;而在573 K退火300 s后原始晶界开始弓出形核,导致中间层晶粒异常长大。 EBSD分析结果显示：经反复弯曲和退火处理后,上、下表层的初始基面织构被显著随机化和弱化,中间层的织构强度也显著弱化,但织构组分变化不大。织构的相对强度从中间层到表层逐渐降低,也呈双向梯度分布。上、下表层基面织构的弱化导致部分晶粒的基面滑移系处于最大取向因子的位向,有利于后续变形。显微硬度测试发现,523 K退火时因中间层再结晶不明显,最终形成了表层硬度小、中间层硬度略大的反V字形分布;而573 K时,因温度较高,3个区域的稳态硬度基本相同。拉伸试验结果显示,AZ31镁合金板材经双向反复孪生变形及退火处理后,其延性大大提高,但抗拉强度变化不大,是表层晶粒细化和织构弱化共同导致了这种现象。

关键词：镁合金孪生再结晶梯度结构织构弱化

轧制Mg-Zn-Ce-Zr（Mn）合金微观组织及力学性能研究

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轧制Mg-Zn-Ce-Zr（Mn）合金微观组织及力学性能研究

作者：张亚萍上海交通大学

学位级别：硕士

本实验研究了Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr（1.0Mn）合金在轧制过程中的微观组织演变,讨论了轧制温度、道次压下量、退火工艺对合金微观组织及性能的影响。本实验使用了光学显微镜（OM）,扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线... 详细信息

本实验研究了Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr（1.0Mn）合金在轧制过程中的微观组织演变,讨论了轧制温度、道次压下量、退火工艺对合金微观组织及性能的影响。本实验使用了光学显微镜（OM）,扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）研究合金轧制前后的显微组织和织构的演变,并对轧制板材进行了室温拉伸试验,讨论了合金微观组织对合金强度、延伸率及各向异性的影响,得到了如下结果: Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr（1.0Mn）合金在450℃轧制时都具有很好的板材成型性,合金板材几乎不发生边裂。其中,Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr合金在400℃轧制时,仅发生动态回复而没有发生动态再结晶,温度升高到450℃,合金组织内部发生连续动态再结晶。同一轧制温度下,较大的道次压下量（50%）轧制后合金组织内的位错胞及亚结构较多。Mg-0.5Zn-0.5Ce-1.0Mn合金在450℃轧制后,合金发生明显的动态再结晶,其形核机制与Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr合金不同,再结晶机理为孪晶诱发形核,新晶粒取向具有较随机的分布。轧制态Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr（1.0Mn）合金主要呈{0001}基面板织构。在相同轧制温度下,Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr合金板材的基面织构强度随道次压下量的增加而增加;在相同道次压下量下,提高轧制温度,Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr合金板材的基面织构强度明显下降。退火态Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr（1.0Mn）合金组织发生了充分的静态再结晶。新的再结晶晶粒发生转动,有效弱化了合金板材的基面强织构。且轧制时的道次压下量越大,合金组织中的位错塞积越严重,为后续退火过程中静态再结晶的发生提供形核点与驱动力,形成的再结晶晶粒越细小。轧制态Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr（1.0Mn）合金板材由于具有明显的变形组织特征（位错胞及亚结构）以及较强的板织构,板材强度高,延伸率低,各向异性明显。退火后Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr（1.0Mn）合金再结晶组织均匀、基面织构明显弱化,合金板材强度稍微下降,但延伸率提高,各向异性明显减小。对Mg-0.5Zn-0.5Ce-0.5Zr（1.0Mn）合金的耐腐蚀性进行研究后发现,添加Mn元素的合金耐腐蚀性明显优于未添加Mn元素的合金。

关键词：镁合金轧制再结晶退火微观组织力学性能织构弱化