AZ31镁合金热变形过程中的流变应力
AZ31镁合金组织性能的影响分析
摘要挤压变形AZ31镁合金组织以绝热剪切条纹和细小的α再结晶等轴晶为基本特征。
挤压变形可显著地细化镁合金晶粒并提高镁合金的力学性能。
随挤压比的增大,晶粒细化程度增加,晶粒尺寸由铸态的d400μm减小到挤压态的d12μm(min);强度、硬度随挤压比的增大而增大,延伸率在挤压比大于16时呈单调减的趋势。
轧制变形使板材晶粒明显细化,硬度提高。
AZ31合金中添加Ce,其铸态组织中能够形成棒状Al4Ce相,并能改善合金退火态组织和力学性能;添加Ce可以改善AZ31的综合力学性能。
关键词:AZ31变形镁合金;强化机制；组织；性能绪论20世纪90年代以来,作为最轻金属结构材料的镁合金的用量急剧增长,在交通、计算机、通讯、消费类电子产品、国防军工等诸多领域的应用前景极为广阔,被誉为“21世纪绿色工程材料”,许多发达国家已将镁合金列为研究开发的重点。
大多数镁合金产品主要是通过铸造生产方式获得,变形镁合金产品则较少。
但与铸造镁合金产品相比,变形镁合金产品消除了铸造缺陷,组织细密,综合力学性能大大提高,同时生产成本更低,是未来空中运输、陆上交通和军工领域的重要结构材料。
目前，AZ31镁合金的应用十分广泛,尤其用于制作3C产品外壳、汽车车身外覆盖件等冲压产品的前景被看好,正成为结构镁合金材料领域的研究热点而受到广泛重视。
第1章挤压变形对AZ31镁合金组织和性能的影响1.1 挤压变形组织特征及挤压比的影响作用图1-1为动态挤压变形过程中的组织变化。
动态变形过程大致分为3个区域:初始区、变形区和稳态区，分别对应着不同的组织。
图1-1a为初始区挤压变形前的铸态棒料组织。
由粗大的α-Mg树枝晶和分布其间的α-Mg+Mg17Al12共晶体组成,枝晶形态十分发达，具有典型的铸造组织特征。
晶粒尺寸为112~400μm。
图1-1b为变形区近稳态区组织。
图中存在大量无序流线,流线弯曲度大、方向不定且长短不一，显然这种组织特征是在挤压力作用下破碎的树枝晶晶臂(α固溶体)发生滑移、转动的结果。
镁合金AZ31B板材温成形流变规律及本构模型
镁合金 Ａ Ｚ ３ １ Ｂ板 材 温成 形流 变规 律 及 本 构 模 型
（ 上海通用汽车有限公司， 上海 ２ Ｏ １ ２ Ｏ ６ ） 罗仁 平
（ 上海大学 材料科学与工程学院，上海 ２ ０ ０ Ｏ ７ ２ ） 黄 雷 戴 儇 王 武 荣
摘 要 ：通过 ＡＺ ３ １ Ｂ镁合金板材高温拉伸实验 ，分别讨论 了成形温度 、应变 速率以及各 向异 性对镁 合金流 变的影
响。实验结果表明 ，温度越高 、应变速率越低 ，镁合金 的塑性越好 ；取样方 向与轧制方 向成 ４ ５ 。 时 ，由于在 此方位 孪生取 向因子最大 ，因而该方 向的塑性很高 ，与 ０ 。 方向塑性基本相 同。对变形后 的镁合 金进行金相 组织观察发 现 ，
２ ５ ０ ℃时镁合金显微组织几乎都是 由细小 的等轴 晶粒组成 ，优于其他温度下 的显 微组织 ；结合 温度对镁合金 流变的 影响 ，确定镁合金 的最佳温成形温度为 ２ ５ ０ 。 Ｃ。依据实验数据建立 了两种硬化本构模型 ，即 Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ — Ｂ ａ ｃ ｋ ｏ ｆ ｅ ｎ 模 型和
指数模型 。分别将两种模型预测结果与实验数据对 比表明 ，采用指数模 型能更好 的预测镁合金温成形流变应力 。
关键词 ： 镁合金 ；温成形 ；流变规律 ；最佳温成形温度 ；本构模型
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｇ１ ４ ６ ． ２ ＋２ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ７ — ２ ０ １ ２（ ２ ０ １ ５ ）０ １ — ０ ０ ８ ２ — ０ ６
第 ２ ２ 卷 第 １ 期 ２ ０ １ ５年 ２月
塑 性 工程 学报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｐ ＬＡＳ ＴＩ ＣＩ ＴＹ Ｅ ＮＧＩ ＮＥＥ ＲＩ ＮＧ
AZ31镁合金在拉应力下的组织演变规律
第45卷第6期2016年12月有色金属加工NONFERROUS METALS PROCESSINGVol . 45 No . 6December 2016AZ 31镁合金在拉应力下的组织演变规律刘筱\朱必武2,王璀2,唐昌平\陈宇强1(1.湖南科技大学高温耐磨材料及制备技术湖南省国防技术重点实验室，湖南湘潭411201;2.湖南科技大学机电工程学院，湖南湘潭411201)摘要:采用In s t_ 3500拉伸试验机对挤压态AZ31镁合金在室温下进行不同应变速率的室温拉伸，利用X -射线衍射 仪和光学显微镜分别对织构和金相进行观测。
实验结果表明，拉伸后形成了卷曲的晶粒结构;动态再结晶的临界应力随着应变速率的增加而增加；应变速率对动态再结晶晶粒尺寸的影响不大，其晶粒尺寸约1〜2pm ;动态再结晶分数随 着应变速率的增加而增加。
关键词:镁合金;微观组织;动态再结晶;应变速率；中图分类号:TG146.22文献标识码:A文章编号：1671 -6795(2016)06 -0019 -04近年来，镁合金因其一系列的优点受到越来越广 泛的关注[1'2]。
但目前镁合金在工程中的应用并没有 铁碳合金和铝合金应用广泛。
原因是其具有密排六 方结构，塑性成形能力较差[3]。
细化晶粒是提高强度 和增加合金塑性成形能力的方法之一。
镁合金作为 中低层错能金属，容易发生动态再结晶[4]。
研究表 明，通过控制变形的工艺参数能有效的控制动态再结 晶，达到细化晶粒的效果[5_7]。
鉴于此，本文研究了 拉应力条件下应变速率对挤压态AZ 31镁合金晶粒结 构、晶粒尺寸和再结晶分数的影响规律。
图1拉伸试样尺寸示意图(单位:mm)Fig. 1 Size and geometry of the tensile sample2结果与讨论1实验过程为了保证实验所有镁合金样品的初始织构保持 一致，采用AZ 31挤压态样品，成分(质量分数，wt . % ) 为 A 12. 8 ~3. 2，Mn 0. 2 〜0. 1，Zn 0. 8 ~ 1. 2,余量Mg 。
AZ31B镁合金热拉伸流变应力研究
２１００１６）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｎ ＡＺ３１Ｂ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｓｈｅｅｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ห้องสมุดไป่ตู้
ｍａｃｈｉｎｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔ
文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—２０１２（２００９）０１—０１６７—０６
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ＡＺ３１Ｂ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ａｔ ｅｌｅｖａｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ＺＨＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｌａｉ ＸＩＡＯ Ｆｕ－ｇｕｉ ＧＵＯ Ｈａｉ－ｌｉｎｇ ＨＵ Ｙｏｎｇ－ｘｕｅ
图５和图６ａ分别是挤压薄板和热轧／冷轧薄板 的应力一应变曲线。大挤压比制备的和通过半连铸板 坯热轧后再冷轧的薄板微观组织中晶粒尺寸都约为 ５弘ｍ～１２．５Ｆｍ，由于加工方式的不同，它们的流变 应力峰值有很大区别，如１５０℃，１．０×１０１／８叫下 挤压薄板的流变应力为１８０ＭＰａ，而热轧／冷轧的薄 板为１３５ＭＰａ；当温度大于３５０℃时，其流变应力峰 值都接近３０ＭＰａ，当温度达到４００℃时，则其峰值流
薄板的性能好坏往往决定于合金的组织和其制 备工艺等因素。本文主要探讨挤压方法和板坯＋热 轧或冷轧方法，生产不同用途的镁合金薄板组织和 热拉伸性能。实验采用的工业半连铸ＡＺ３１Ｂ镁合金 棒材经高温４２０℃，２４ｈ均匀化退火后，通过热挤压 方法挤压出１．０ｍｍ×２００ｒａｍ的薄板，再经两辊轧 机矫直供实验用，其晶粒均匀分布，尺寸为５ｐｍ～ １２．５肛ｍ，微观组织见图２。文献［１７］认为，在生产 镁合金挤压薄板时一定要考虑挤压比、棒材和挤压 筒温度、挤压速度等因素，这些是获得均匀等轴晶 组织、避免出现混晶组织及长板条状组织的保证。 因为，当挤压比小和挤压温度较低时，由于变形不 均匀，形成晶粒大小不一的混晶组织；当挤压温度 较低时，板的中心部分容易出现未完全再结晶组织。
AZ31镁合金热变形本构方程
应力变化规律进行热模拟实验研究。对双曲正弦模型的 Arrhenius 本构方程进行简化，与原模型相比，简化后的 计算模型的计算结果相对误差小于 4.2%。根据热模拟实验数据，确定 AZ31 镁合金高温变形本构关系模型，该本 构关系模型的相对计算误差小于 13%。实验确定的 AZ31 镁合金本构关系模型的适用温度范围为 250~350 ℃，应 变速率范围为 0.01~1.0 /s。 关键词：AZ31 镁合金；本构关系；流动应力；热变形 中图分类号：TG 146.22 文献标识码：A
3 本构方程的建立
由于材料在塑性加工过程中的动态响应是材料内 部组织演化过程引起的硬化和软化过程综合作用的结 果，故本构关系是高度非线性的，不存在普遍适用的 构造方法。 通常依据 Arrhenius 型方程对实验数据采用 数理统计的方法建立本构关系。 金属的高温变形是一个热激活过程，其变形温 度、 应变速率对流变应力的影响可用 Arrhenius 方程表 示[18−19]：
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50775211) 收稿日期：2008-03-04；修订日期：2008-08-25 通讯作者：王忠堂，教授，博士；电话：024-24686019；E-mail: ztwang@
第 18 卷第 11 期 Vol.18 No.11
中国有色金属学报 The Chinese Journal of Nonferrous Metals
研究发现，当晶粒尺寸为 130 µm、
AZ31镁合金板温拉深流变应力行为研究
ε的关系为 : log ε+ B n = A log
( 2)
47
σ ln ε关系 图4 均匀塑性变形阶段的 ln
Fig1 4 Relationship bet ween st ress and st rain at t he stage of even plastic deformation in log2log scale
σ ln ε关系 图 3 ln
Fig1 3 Relationship bet ween st rees and st rain in log2log scale
图 5 所示为不同温度下 n 值和应变速率的自然 对数 之 间 的 关 系 , 在 应 变 速 率 为 01 001 s - 1 ～
01 1 s - 1 , 温度为 200 ℃～ 350 ℃的范围 内 , n 值 与
( 3)
值也有一定的变化 。同一温度下 K 值的平均值与温 度的倒数的关系为 : -1 ( 5) K = - 3771 716 + 297620 T
图 9 K 值与 1/ T 的关系
Fig1 9 Relationship between K values and reciprocal of temperature
σ ln ε对应关系 图7 ln
Fig1 7 Relationship between flow stress and strain rate in log2log scale
图8 应变速率敏感指数 m 与 1/ T 的关系 图 5 n 值和应变速率对数的关系
Fig1 5 Relationship bet ween n values and logarit hmic st rain rate Fig1 8 Relationship bet ween st rain rate sensitivit y and reciprocal of temperat ure
AZ31镁合金电塑性流动应力模型
１ ／ ３ ０ ０ ～１ ／ ７ ５ Ｓ ａ ｔ ａ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ ３ ７ ３ ～４ ３ ３ Ｋ・ａ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ ６ ０ ～
摘 要 ：材料 流 动 应 力模 型 是 金 属 成 形 数 值 模 拟 的 重要 参数 之 一 。基 于温 度 为 ３ ７ ３ ～
４ ３ ３ Ｋ、 应 变速 率 为 ｌ ／ ３ ０ ０ ～１ ／ ７ ５ Ｓ 、 通 电 电压 为 ６ ０ ～１ ０ （ ）Ｖ 和 通 电 频 率 为 １ ２ ０ ～
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｆ ｌ ｏ ｗ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｍ ｏｄ ｅ ｌ Ｉ Ｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔ ｈｅ ｉ ｍｐ ｏｒ ｔ ａｎｔ ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏｆ ｍｅｔ ａ ｌ ｆ ｏｒ ｍｉ ｎｇ ｎｕｍ ｅ ｒ ｉ ｃａ ｌ ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ．Ｔｈｅ ｕｎｉ ａ ｘｉ ａｌ ｔ ｅ ｎｓ ｉ ｌ ｅ ｔ ｅｓ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅｄ ｏｕｔ ｕ ｎｄｅ ｒ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｎｇｅ ｏｆ
０
引 言
进入 ２ １世 纪 以后 ， 可 持 续 发 展 成 为 世 界 经
胀， 环 境 污 染 加 重 等 问 题 日 益 严 峻 。 由 于 汽 车
减重是节省燃油 、 减 轻尾气排 放最有效 的途径 ，
因此 ， 汽 车 轻 量 化 成 为 世 界 各 国 汽 车 和 相 关 原
材料 行 业 的研 发 热点 。
了镁 合金 的 电塑 性 流 动 应 力 模 型 。 结 果 表 明 ： 修 正 后 的 模 型 计 算 结 果 能 很 好 地 模 拟
AZ31B镁合金板材超塑性变形与断裂机理研究
收稿日期:2005-04-03 基金项目:重庆市科委自然科学基金资助项目(8413) 第一作者简介:宋美娟(1963-),女,湖北武汉人,博士研究生,副教授。
AZ31B 镁合金板材超塑性变形与断裂机理研究宋美娟,1,2,王智祥2,汪凌云1,刘筱薇2(1.重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;2.重庆科技学院,重庆400050)摘要:研究了工业态热轧AZ 31B 镁合金板材的超塑性及其变形机制,在应变温度为723K,应变速率为1×1023s 21的试验条件下,其最大断裂伸长率达到216%,应变速率敏感性指数达0136。
研究结果表明:晶界滑动(G BS )是工业态热轧AZ 31B 镁合金超塑性的主要变形机制,变形初期有动态再结晶发生,断裂是由晶界处形成的空洞不断长大、连接而引起的。
关键词:AZ 31B 镁合金;超塑性;晶界滑动;空洞中图分类号:TG 146.22;TG 135.3 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2005)08-0040-04Superplasticity and Fracture Mechanism of AZ 31B Magnesium Alloy SheetS ONG Mei 2juan ,WANG Zhi 2xiang ,WANGLing 2yun ,LI U X iao 2wei(1.College of Material Science and E ngineering ,Chongqing U niversity ,Chongqing 400044,China ;2.Chongqing I nstitute of Science and T echnology ,Chongqing 400050,China)Abstract :This paper investigate the superplasticity and fracture mechanism in a commercial hot rolling AZ 31B magnesium alloy sheet ,the maximum elongation 2to 2failure reaches 216%at tem peratures 723K and strain rates 1×10s 21,a high strain rate sensitivi 2ty exponent reaches 0.36.Investigation suggest that grain boundary sliding (G S B )is substantial deformation mechanism ,and there is the dynamic re 2crystallization at early stage ,cavity growth and linking to make tensile specimen fractured.K ey w ords :AZ 31B magnesium alloy ;superplasticity ;grain bounding sliding ;cavity 近年来,镁合金以其密度小,比强度、比刚度高,阻尼性、导热性好,电磁屏蔽性强,铸造成本低,易回收,无污染等优点,成为航空、航天、汽车、通讯电子等领域特别是汽车工业构件的优选材料[1,2]。
AZ31镁合金的热挤压变形和力学性能分析
第34卷第6期Vol 134 No 16FORGING &S TAMPING TECHNOLOGY2009年12月Dec.2009A Z31镁合金的热挤压变形和力学性能分析石 磊1,李继文1,2,李永兵3,魏世忠1,2,徐流杰1,2,张国赏1,2(11河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003;21河南科技大学河南省耐磨材料工程技术研究中心,河南洛阳471003;31机械科学研究总院先进制造技术研究中心,北京100083)摘要:为了掌握高精度镁合金管材的生产工艺,通过对铸锭的均匀化处理,借助500t 挤压机、拉伸试验机、金相显微镜和透射电镜(TEM )对AZ31镁合金管材的等温挤压过程进行了研究,试制了AZ31镁合金挤压薄壁管材,获得了尺寸精度高、粗糙度小和壁厚差小的管材;分析了不同挤压条件下的AZ31镁合金管材的尺寸精度、组织、力学性能。
研究结果表明:在挤压温度为623±20K 挤出管材经523K ×3h 退火时其性能较好,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为270MPa ,175MPa 和2311%。
关键词:AZ31镁合金;热挤压;管材DOI :1013969/j 1issn 1100023940120091061010中图分类号:TG 376 文献标识码:A 文章编号:100023940(2009)0620035204H ot extrusion deformation of AZ31m agnesium alloy and mechanics performance analysisSHI Lei 1,L I Ji 2w en 1,2,L I Yong 2bing 3,WEI Shi 2zhong 1,2,XU Liu 2jie 1,2,ZHANG G uo 2shang 1,2(11School of Material Science and Engineering ,Henan University of Science and T echnology ,Luoyang 471003,China ;21Henan Engineering Research Center for Wear of Materials ,Henan University of Science and Technology ,L uoyang 471003,China ;31Advanced Manufacture Technology Center ,China Academy of MachineryScience and Technology ,Beijing 100083,China )Abstract :In order to know the production technics of magnesium alloy tube with high accuracy ,the isothermal extru 2sion process of AZ31magnesium alloy tube was investigated by 630t extruder ,tensile machine ,microscopy and trans 2mission electron microscope (TEM ).The casting was homogenized before extrusion deformation.The tube with pre 2cise size ,low roughness and little wall thickness difference was received during the trial 2manufacture of the thin 2wall extruded tube of AZ31magnesium alloy.AZ31magnesium alloy was hot extruded under different conditions ,and the microstructure and mechanical properties and dimensions accuracy of the alloy were investigated.The results show that the tensile strength and yield strength and elongation percentage of samples ,that extruded at 623±20K and annealed at 523K ×3h are 270MPa ,175MPa and 2311%respectively.K eyw ords :AZ31magnesium alloy ;hot extrusion ;tube收稿日期:2009204210;修订日期:2009206210作者简介:石 磊(1980-),男,硕士研究生电子信箱:shilei207207@1631com 镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料,具有较高的比强度、比刚度,良好的减震性能、电磁屏蔽性能、切削加工性能、尺寸稳定性能以及容易回收等一系列优点,可以代替塑料、钢铁等材料,满足产品的轻、薄、一体化等要求。
AZ31B镁合金热压缩力学行为与本构方程建立
ｉ ． １ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｏ ｆ Ａ Ｚ ３ １ Ｂｍ ａ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ Ｆ ｓ － ｇ ｇ
２ ． １ 变形量对流变应力的影响 从图 １ 可 以 看 出 ， 流 动 应 力 随 变 形 量 变 化 的 规 律是 ： 随变形量 的 增 加 流 动 应 力 快 速 增 加 ， 达 到 峰 值后缓慢下降 ， 最 后 基 本 保 持 不 变 。 在 变 形 开 始 阶 段 ， 随着应变 增 加 ， 应 力 迅 速 上 升 ， 这 是 由 于 随 着 变形量的增加 ， 位 错 不 断 增 殖 ， 位 错 间 的 交 互 作 用 增大了位错运 动 的 阻 力 ， 加 工 硬 化 效 果 显 著 。 超 过 一定的变形量 后 ， 变 形 储 存 能 增 加 ， 产 生 回 复 与 再 结晶软化 ， 消除或改 变 了 变 形 过 程 中 产 生 的 变 形 织 构 。 当软化速率 和 硬 化 速 率 平 衡 时 ， 即 应 变 大 约 为 ． ２ 时 ， 图中 流 动 应 力 出 现 一 个 峰 值 。 在 流 动 应 力 ０ 达到峰值应力 之 前 ， 动 态 再 结 晶 已 经 开 始 发 生 ， 但 加工硬化仍占 主 导 地 位 ， 故 曲 线 仍 然 上 升 ， 但 斜 率 减小 。 当流动应力达到极大值后 ， 动态再结晶加快 ， 软化速率大于 硬 化 速 率 ， 流 动 应 力 开 始 下 降 。 应 变 在０ ． ４～０ ． ７ 之间时为相对稳定的阶段 ， 此时 ， 软化 速率和硬化速率 达 到 了 新 的 平 衡 ， 宏 观 上 流 动 应 力 基本保持不 变 。 当 加 热 温 度 为 ４ ４ ０ ℃，应 变 速 率 小 于０ ． ０ １ｓ 时 ， 材 料 出 现 稳 态 流 动 ， 流 动 应 力 不 随
AZ31镁合金孪生和动态再结晶行为及其对流变应力的影响的开题报告
AZ31镁合金孪生和动态再结晶行为及其对流变应力
的影响的开题报告
1.研究背景
AZ31镁合金是一种重要的轻质材料，具有良好的加工性能和高比强度、高比模量等优点，已广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
然而，
该合金在加工过程中容易发生塑性变形和微观结构改变，从而影响其力
学性能、耐腐蚀性等。
近年来，人们对AZ31镁合金孪生和动态再结晶行为进行了广泛研究。
孪生作为一种重要的加工机制，不仅可以增强材料的机械性能，同时还
可以影响材料的耐腐蚀性、电导率等性能。
动态再结晶是一种特殊的组
织演变过程，可以减少材料中的晶粒尺寸和残余应力，从而改善其力学
性能。
因此，研究AZ31镁合金孪生和动态再结晶行为对材料加工和性能提升具有重要意义。
2.研究内容
本文将针对AZ31镁合金孪生和动态再结晶行为进行研究，主要研究内容包括：
（1）孪生行为研究：通过金相显微镜、透射电镜等手段观察其孪生形貌和分布规律，探究其对材料力学性能和耐腐蚀性的影响。
（2）动态再结晶行为研究：通过热压实验、随机方向拉伸实验等手段，在不同加工条件下研究材料的动态再结晶行为及其影响因素，如变
形温度、应变速率等。
（3）流变应力研究：通过单轴压缩实验、高温高速拉伸实验等手段，研究不同孪生和动态再结晶组织结构对材料流变应力的影响。
3.研究意义
通过对AZ31镁合金孪生和动态再结晶行为的研究，可以深入了解材料微观结构和力学性能之间的内在联系，为材料的加工和性能提升提供
理论支持。
同时，还可以为轻质金属材料的设计和应用提供参考和借鉴，具有重要的现实意义。
AZ31镁合金薄壁管挤压成形过程有限元模拟
ＡＺ３ １镁合金薄壁管挤压成形过程有限元模拟＊
李琳琳¨。。张治民２，薛勇１ （１．中北大学材料科学与工程学院，山西太原０３００５１；２．山西省集成精密成形工程技术研究中心，山西太原０３００５１）
摘要：采用Ｇｌｅｅｂｌ｝１５００热一力学模拟试验机进行等温压缩实验所得ＡＺ３１镁合金应力——应变数据，建立材 料变形的数学模型，拟合出材料温成形应力——应变曲线。应用有限元法模拟ＡＺ３１镁合金薄壁管的挤压成形，坯 料的成形流变性能按其数学模型施加于ＭＳＣ－Ｓｕｐｅｒｆｏｒｒｎ的材料库中，其中着重探讨ＡＺ３１镁合金挤压成形过程中， 温度、速度、润滑以及模具形状等因素对金属流动的影响，为管类零件挤压成形工艺提供科学的依据。
线特点，模拟采用刚塑性模型。因该零件为轴对称 件，所以取１／２来分析。其初始条件为：凸模行程 速度为１０ｍｍ／ｓ；摩擦系数为０．１５；坯料的成形流 变性能按式（１）施加于该软件的材料库中。坯料的 初始单元划分为１５０，节点数目为１８２，环境温度为
图３挤压工序模拟简图 Ｆｉｇ．３ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ
关键词：ＡＺ３１镁合金；有限元法；挤压 中图分类号：１１３３７１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－３９４０（２００６）０５－００３２－０４
Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｌｏｙ ＡＺ３ｌ ｔｕｂｉｎｇ
ＬＩ Ｌｉｎ－ｌｍｌ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ—ｍｉｆｆ，ＸＵＥ Ｙｏｎ９１ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｓｈａｎｘｉ ０３００５１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｆｏｒｍｉｎｇ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｔａｉｙｕａｎ Ｓｈａｎｘｉ ０３００５１，Ｃｈｉｎａ）
AZ31镁合金在高温变形中的组织变化和机械性能
由表 1 可知， 双轴变形试样的屈服应力和抗拉 强度均远大于单轴变形的， 而且可发现单轴变形试 样有超塑性变形存在， 而同样条件下双轴变形试样 没有发现超塑性变形存在。 可见 AZ31 镁合金双轴 变形时即使在高温下变形抗力也很大。 这是由于相 对于单轴变形， 板厚和板幅变形同时存在， 变形时 由于变形处于约束状态， 因而其塑性流动性差， 变 形时的平均应力比单轴变形高， 在没有呈现大的伸 长时就断裂， 因而就没有了超塑性。
试样晶界上形成了约 1 μm 的微孔及纤维状组织。 这 力不均匀引起的动态再结晶和纤维状态组织的形成。
ห้องสมุดไป่ตู้种组织变化的结果， 是在晶界形成微细晶粒， 因而其
吴全兴摘译自《 日本金属学会志》
阳极氧化含 Ｎ 的钛合金生成 Ｎ 掺杂的 ＴｉＯ２ 纳米管
1972 年， Fujisima 和 Honda 研究证明， 锐钛矿 型 TiO2 半导体价带能约为 3.2 eV， 可作为光活性材 料或光催化剂。 但是， 由于其价带能相对较高， 需 要紫外光（ λ≤380 nm） 激发才能达到典型的光感应。 紫外光部分只占太阳 能 光 谱 能 的 2％~3%， 因 而 锐 钛矿型 TiO2 不能有效地利用太阳能。 为了提高可见 光区太阳能的转换效率， 研究者发现在 TiO2 中掺杂 合适的物质可以改变其价带能， 从而提高其光催化 活性。 目前， 最有效的窄化 TiO2 价带能的工艺是 N 掺杂。 N 掺杂可通过在 TiO2 表面溅射含氮的混合气 体， 在 NH3 中退火， 或通过化学途径在沉积的过程 获得 TiO2 纳米粒子的混合物。 本研究旨在开发一种 新的 N 掺杂工艺， 即采用 TiN 合金作为基材， 在阳 极氧化过程直接吸收 N 进入 TiO2 纳米管中。
Z31镁合金激光焊件的力学性能和应力腐蚀开裂行为
AZ31镁合金激光焊件的力学性能和应力腐蚀开裂行为摘要：采用Nd-YAG激光对AZ31 HP镁合金进行激光束焊接，并使用填料AZ61。
显微组织分析表明，使用或不使用填料(焊料)AZ61镁合金得到的激光焊接接头的平均晶粒尺寸大约为12μm，显微硬度和拉伸强度与母材相近。
然而，慢应变速率拉伸表明，在ASTM D1384溶液中两种焊接接头的抗应力腐蚀性能比母材略差。
可观察到应力腐蚀裂纹在焊缝金属中萌生并向热影区（HAZ）扩展。
然而，在以AZ61镁合金为填料(焊料)获得的焊接接头中，观察到裂纹起源及扩展出现在热影区（HAZ）。
在慢应变速率拉伸试验中，由于试样表而暴露在腐蚀环境中，在氢氧化/镁氧化镁层形成局部损伤，从而导致应力腐蚀裂纹的生成。
关键词：镁合金；激光焊接；显微组织；力学性能；慢应变速率拉伸；应力腐蚀裂纹；断面分析1 简介汽车和飞机应用需要重量轻，HP的材料，在这些工业中，锻造镁合金正逐渐替代钢材和铝合金［１］。
在一般情况下，镁合金具有优良的铸造性和稳定的成形性，因此，很多部件用铸造和锻造镁合金制成。
虽然可以用气体钨极氩弧焊完成镁合金的焊接［２－４］，但最近，激光束焊接（LBW），电子束焊（EBW）和摩擦搅拌焊接（FSW）工艺被广泛用于这些合金的链接［５－９］。
这是由于可控的能量束和FSW工艺减少了缺陷水平，并进而提高效率的结果。
但是FSW的工艺是一种固态的过程，不涉及任何填充材料，而激光束焊可以在用或不用额外的填充材料的情况下生产镁合金焊接件。
对于许多应用，除了在机械性能以外，材料的抗耐腐蚀能力也必须加以考虑。
镁合金材料一般都被视为是一种抗耐腐蚀性能力较弱的材料[10] 。
然而，一般来讲，当镁合金杂质水平在一定的范围之内时，其抗耐腐蚀性能被认为好于碳钢，这是将它们放在德州墨西哥湾海岸的大气中暴露２年的试验得出的结果。
杂质对镁合金腐蚀行为的影响是显著的，尤其是其表面上[12] 。
就焊接件的案例来说，除表面杂质为外，晶粒尺寸，焊接金属成分，微成分的分布和残余应力等也会影响其腐蚀行为。
热辊轧制AZ31镁合金带材过程变形规律研究
第4期镁及其合金作为具有低密度、高强度重量比、高热导率、优异的阻尼能力、良好的电磁屏蔽特性和生物降解性的先进结构材料而受到关注,并广泛应用于电子、通信、运输、航空航天工业、生物医学工程以及其他领域[1-3]。
镁合金属于密排六方结构,滑移系较少使其室温塑性能力较差[4],而热轧能够保证成形性和大塑性变形进而有效细化晶粒使其成为镁合金带材生产的关键手段[5-6]。
热轧过程中带材与轧辊接触时表面上产生的大量热损失导致带材温度快速下降和严重的加工硬化,且带材越薄,温度下降越明显,极大地影响了轧制过程中微观结构和性能的控制以及后续轧制过程的顺利进行[7-8],因此道次间退火成为控制镁合金热轧效率、变形软化、微观组织调控的关键因素[9]。
M EI等人[10]研究了退火时间和热轧道次之间的保持时间对A Z31镁合金在四道次轧制和5~20m i n 退火时间后的显微组织的影响,单次轧制后,平均晶粒尺寸随保持时间的增加呈指数增长,但退火时间增加到15m i n 以上时,晶粒显著粗化和二次再结晶增多导致组织不均匀性增加,中间退火能够有效保证变形温度,显著改善塑性变形,但轧制效率和晶粒细化程度受限明显。
为了确保轧制变形温度,Fi sher等人[11]首次提出了一种预热辊方法,通过电阻加热辊轧制薄带材,轧制过程中带材的温降速率显著降低,此后,通过加热轧辊方式开展热辊轧制工艺制备镁合金带材工艺得到了广泛研究和应用[12-15]。
变形和温度对热辊轧制镁合金带材的组织和性能有重要影响,Y U 和SU N 等人[16-17]利用有限元数值模拟和实验方法研究了A Z31合金的热辊轧制过程,并分析了工艺参数对镁合金板材热场和平均温度的影响,并构建了带材出口温度预测模型。
可见,数值模拟技术在热—力耦合场求解和金属塑性成型过程变形规律分析方面得到了广泛应用,而关于热辊轧制过程带材变形行为的研究文献较少。
本文以A Z31镁合金为研究对象,基于D EFO R M 软件,利用热—力耦合有限元法计算了热辊轧制常温带材过程温度、接触压力、等效应力应变、等效应变速率分布及载荷变化,分析了不同轧辊温度、初始厚度、压下率、轧制速度参数对热辊轧制常温带材变形行收稿日期:2023-01-16;修订日期:2023-02-24基金项目:国家重点研发计划项目(2022Y FB3706300);河北省自然科学基金资助项目(E2018501114)作者简介:张碧辉(1978—),女,硕士,高级工程师,主要研究方向轧制工艺及组织性能预测。
AZ31镁合金热变形行为及显微组织研究.
AZ31镁合金热变形行为及显微组织研究本文利用Gleeble-1500热模拟试验机,采用高温等温压缩试验方法,对AZ31镁合金的高温塑性变形力学行为和微观组织演变行为进行了研究。
通过数学回归分析、OM和EBSD微观分析的手段,研究了该合金高温塑性变形过程中的流变应力σ、应变速率ε和变形温度T之间的相关性,以及该合金高温变形下显微组织和织构的演变规律。
并根据材料动态模型,计算和分析了AZ31镁合金的加工图。
主要的研究结果表明:①AZ31镁合金在温度为200℃～450℃、应变速率为0.001s-1～1s-1下高温塑性变形时应力-应变曲线呈现动态再结晶的特征。
稳态流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增大。
②AZ31镁合金高温压缩塑性变形存在热激活过程。
其高温塑性变形时,流变应力σ、应变速率ε和变形温度T之间满足双曲正弦函数关系,建立了流变应力方程为:ε=1.5372×10~(11) [sinh(0.0283σ)]~(4.314) exp(-145.89/(RT))③热变形条件对AZ31镁合金热变形微观组织的影响显著,在应变速率ε不变的情况下,随着温度升高,晶粒组织明显长大。
在变形温度不变的情况下,随着应变速率ε的增大,组织越来越不均匀,更细小的晶粒与粗大的变形组织共存。
并且随着变形温度T升高和应变速率ε的减小,基面织构的强度减弱。
④在AZ31镁合金高温压缩塑性变形试验中产生的再结晶组织的取向与变形组织取向相近。
⑤利用加工图确定了热变形的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内的热变形过程中的最佳工艺参数。
【关键词相关文档搜索】：材料科学与工程; AZ31镁合金; 高温塑性变形; 流变应力; 动态再结晶; 加工图【作者相关信息搜索】：重庆大学;材料科学与工程;周正;肖梅;。
AZ31镁合金的高温热压缩流变应力行为的研究
第26卷第3期2004年9月 湘 潭 大 学 自 然 科 学 学 报Natural Science Journal of Xiangtan UniversityVol.26No.3Sept.2004AZ31镁合金的高温热压缩流变应力行为的研究Ξ郭 强, 张 辉, 陈振华, 严红革, 夏伟军, 傅定发(湖南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410082)[摘要] 在G leeble-1500热模拟机上对AZ31镁合金在应变速率为0.005～5s-1、变形温度为250～450℃条件下的流变应力行为进行了研究.结果表明:流变应力行为强烈地受到变形温度的影响,当变形温度低于300℃时,流变应力呈现幂指数关系;当变形温度高于350℃时,流变应力呈现指数关系.在本实验条件下,AZ31镁合金热变形应力指数n为7,其热变形激活能Q为112kJ/mol.关 键 词:AZ31镁合金;热压缩变形;流变应力;热变形激活能中图分类号:TG146.2 文献标识码:A 文章编号:10005900(2004)03010804Flow Stress Behavior of AZ31magnesium Alloy DuringH ot Compression Deformation at Elevated T emperatureGUO Qiang, ZHA N G Hui, CHEN Zhen hua, YA N Hong ge, XIA Wei jun, FU Ding f a (College of Materials Science and Engineering,Hunan University,Changsha410082China)【Abstract】 Hot compression tests of AZ31magnesium alloy were performed on G leeble1500at strain ratesranged between0.005-5s-1and deformation temperature250-450℃.The results show that the flow stressbehaviors strongly depend on the deformation temperature,the relationships between flow stress and deformationtemperature as well as strain rate can be represented by the power equation during deformation temperature below300℃,and by the exponent equation during deformation temperature over350℃,The hot deformation activa2tion energy Q derived from the experimental dates is112kJ/mol with stress exponent n=7.K ey w ords: AZ31magnesium alloy;hot compression deformation;flow stress;deformation activation energy镁及镁合金是迄今在工程应用中最轻的金属结构材料,具有高的比强度、比刚度,尺寸稳定性高,阻尼减震性能好,机械加工方便,尤其易于回收利用,具有环保特性,被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”,在列车、汽车、电子、电器、通讯、航空、航天等领域具有广阔的应用前景,目前,工业发达国家已大力着手高性能变形镁合金加工材的研究与开发[1-6].由于镁和多数镁合金属的密排六方结构,滑移系较少,因此,其塑性加工性能较差,制约了高性能镁合金加工材的开发与应用.借助金属及合金高温塑性加工变形过程中流动软化,提高其塑性加工变形能力,必须了解高温塑性加工变形流变应力行为及其与各加工工艺条件(变形温度、变形速度和变形程度)的相互影响关系;近年来以塑性有限元为代表的数值模拟技术在金属塑性加工领域获得了越来越广泛的应用,获取精确的流动应力数值或数学模型是提高计算精度的关键.H.Takuda等人采用指数关系对AZ31和AZ91镁合金热变形镁合金流变应力进行描述[7],A.G aliyev等人采用幂指数关系对ZK60镁合金热变形镁合金流变应力进行描述[8,9],M.R.Barnett采用双曲函数关系对AZ31镁合金热变形镁合金流变应力进行描述[10,11].本文在变形温度为250～450℃和应变速率为0.005～5s-1条件下,通过对AZ31镁合金进行高温热压缩变形的实验模拟,研究合金高温流变应力与应变速率、变形温度之间的关系,分析合金高温热压缩变形时流变应力的变化规律,确定合金热变形的塑性流动方程及材料常数,以便为合理制定AZ31镁合金热挤压、锻造和热轧等热塑性加工工艺参数提供指导,以及为进一步系统研究该合金提供基本数据.1 实验方法Ξ收稿日期:20040 作者简介:郭 强(1979),男,福建福州人,博士研究生.E-mail:guoqiang321@试验用材料的成分为Mg -3.0Al -0.8Zn -0.4Mn ,在10kg 中频感应炉中熔炼后铁模铸造成锭坯,经表面机加工后在1250T 挤压机上热挤压为10mm ×100mm 板材(挤压比为17∶1).沿垂直挤压方向截取尺寸为Ф8mm ×10mm 小圆柱体试样,在G leeble -1500热模拟机上进行热压缩实验.压缩时在试样两端均匀涂敷润滑剂(石墨+机油),以减小试样与压头之间的摩擦影响.变形温度为250～450℃,应变速率为0.005～5s -1.试样加热速度为200℃/min ,压缩前试样在变形温度下保温3min ,总压缩变形量为0.69(真应变).变形后立即水淬,以保留热变形组织.2 实验结果与分析2.1 AZ 31镁合金热压缩变形应力应变关系曲线在变形温度为250～450℃,应变速率为0.005～5s -1的不同变形条件下,AZ31镁合金高温压缩变形的真应力-真应变曲线如图1所示.图1 不同变形条件下AZ31镁合金高温热压缩变形的应力应变曲线(a ) ε=0.005s -1,(b ) ε=0.05s -1,(c ) ε=0.5s -1,(d ) ε=5s -1从图1可以看出,当变形温度不变时,在同一真应变条件下,应变速率越低,对应的流变应力也越低;当应变速率不变时,在同一应变条件下,变形温度越高,所对应的流变应力越低;在微应变阶段,应力上升很快,说明该阶段加工硬化占主导,镁合金中只发生了部分动态回复或动态再结晶,其硬化作用大大超过软化作用,随变形量的增加,位错密度不断增高,使动态回复和动态再结晶加快,软化作用增强,加工硬化逐渐被动态回复软化作用抵消,此时表现为曲线斜率逐渐减小,当流变应力达到峰值时,加工硬化和动态再结晶软化达到平衡,随着变形的继续进行,动态再结晶继续发展,使流变应力继续下降,最后达到一稳定值.另外随温度升高,变形速率减小,应力峰值朝应变减小方向移动,这有可能是因为随着温度的升高,滑移系的临界切应力下降,导致镁合金的变形抗力降低;温度越高,动态回复或动态再结晶就越容易发生,进而导致峰值随着温度的升高而提前[8～15].2.2 AZ 31镁合金热变形流变应力方程及材料常数的确定金属材料热变形过程中,在任何应变或稳态下的高温流变应力σ强烈地取决于变形温度T 和应变速率 ε,通常可采用以下三种形式加以描述:ε=A 1σn 1exp -Q R T (1)901第3期 郭 强等 镁合金的高温热压缩流变应力行为的研究 ε=A 2exp (βσ)exp -Q R T(2) ε=A (sinh ασ)n exp -Q R T (3)式中A 1,n 1,A 2,β,α是常数;n 是应力指数,并有n =β/α;Q 是变形激活能,它反映材料热变形的难易程度,也是材料在热变形过程中重要的力学性能参数;R 为气体常数.热变形条件通常采用温度补偿的变形速率因子Zener -Hollomon 参数Z 来描述:Z = εexp QR T (4)对不同热加工数据的研究表明,在低应力水平下,流变应力峰值σp 和Z 之间的关系可用指数关系描述,而在高应力水平下可用幂指数关系描述,在整个应力水平下可用双曲函数关系描述.图2 A Z 31镁合金流变速率与峰值应力的关系(a ) ln ε-ln σ (b ) ln ε-σ图2为A Z 31镁合金热变形时应变速率与峰值应力的关系,其斜率分别表示n 1和β值,可见n 1=8.48,β=0.0863,经优化处理a 取值为0.01.材料热变形激活能为:Q =R nS (5)式中n 为ln ε-ln[sinh (ασ)]斜率,S 为ln[sinh (ασ)]-1T 的斜率(图3和图4所示).Q =112kJ /mol可以发现:此实验条件下获取的AZ31镁合金热压缩变形时的变形激活能在文献[7～11]所报道的范围内(92～135kJ /mol ),说明由热激活控制的动态回复与动态再结晶仍然是AZ31镁合金热压缩变形时的主要软化机制[8～15].图3ln ε-ln[sinh (ασ)]关系 图4ln[sinh (ασ)]与1000/T 的关系将n 1和A 1,β和A 2等材料参数值分别代入(5)(6)两式,得到AZ31镁合金热压缩变形流变应力方程:ε=2.3×10-8σ8.43exp (-112000/R T )(6) ε=1.1×105exp (0.086σ)exp (-112000/R T )(7) 图5分别为根据(6)和(7)式计算出的流变应力值与实验测量值的相比较.可以很明显看出,当材料热变形温度T ≤300℃时,实验测量的峰值应力与(7)式计算出的峰值应力估计值近似吻合;当热变形11 湘 潭 大 学 自 然 科 学 学 报 2004年(a ) 指数关系 (b ) 幂指数关系图5 不同流变应力方程计算值与实测峰值之比较温度T ≥350℃时,实验测量的峰值应力与(6)式计算出的峰值应力估计值近似吻合.这说明在材料热变形温度较低时,即材料处于较高应力水平,(7)式的流变应力方程能较好地适用;在材料热变形温度较高时,即材料处于较低应力水平,(6)式的流变应力方程能更好地适用.3 结 论在应变速率为0.005～5s -1和变形温度为250～450℃条件下,AZ31镁合金热压缩变形流变应力行为强烈地受到变形温度的影响,当变形温度低于300℃时,流变应力呈现幂指数关系;当变形温度高于350℃时,流变应力呈现指数关系.在本实验条件下,AZ31镁合金热变形应力指数n 为7,其热变形激活能Q 为112kJ /mol.参 考 文 献[1] Rroes F H.The Science ,Technology and Applications of Magnesium[J ].JOM ,1998,9:30.[2] Clow B B.Magnesium Industry Overview[J ].Advanced Mater Proc ,1996,10:33-36.[3] Mordike B L ,Ebert T.Magnesium properties -applications -potential[J ].Mater Sci Eng 2001,A302:37-45.[4] Polmear I J.Magnesium alloys and applications[J ].Mater Sci Technol ,1994,10:1-16.[5] Friedrich H ,Schumann S.Research for a “new age of magnesium ”in the automotive industry[J ].J Mater Processing Technol ,2001,117:276.[6] Aghion E ,Bronfin B ,Eliezer D.The role of the magnesium industry in protecting the environment [J ].J Mater Processing Technol ,2001,117:381.[7] Takuda H ,Fujimoto H ,Hatta N.Modelling on flow stress of Mg -Al -Zn alloys at elevated temperatures[J ].J Mater Processing Technol ,1998,80-81:513-516.[8] G aliyev A ,Kaibyshev R ,G ottstein G.Correlation of plastic deformation and dynamic recrystallization in magnesium alloy ZK60[J ].ActaMater ,2001,49:1199-1207.[9] G aliyev A ,Kaibyshev R ,Sakai T.Continuous dynamic recrystallization in magnesium alloy[J ].Materials Science Forum ,2003,419-422:509-514.[10] Barnett M R.Influence of deformation conditions and texture on the high temperature flow stress of magnesium AZ31[J ].Journal ofLight Metals ,2001(1):167-177.[11] Barnett M R.Recrystallization during and following hot working of magnesium alloy AZ31[J ].Materials Science Forum ,2003,419-422:503-508.[12] Yang X ,Miura H ,Sakai T.Dynamic nucleation of new grains in magnesium alloy during hot deformation[J ].Materials Science Forum ,2003,419-422:515-520.[13] Tan J C ,Tan M J.Dynamic continuous recrystallization characteristics in two stage deformation of Mg -3Al -1Zn alloy sheet [J ].MaterSci Eng ,2003,A339:124-132.[14] Yang X ,Miura H ,Sakai T.Dynamic evolution of new grains in magnesium alloy AZ31during hot deformation[J ].Materials Transac 2tions ,2003,44:197-203.[15] Grosvenor A ,Davies C H J.Microstructural evolution during the hot deformation of magnesium alloy AZ31[J ].Materials Science Fo 2rum ,2003,426-432:4567-4572.111第3期 郭 强等 镁合金的高温热压缩流变应力行为的研究 。
AZ31镁合金高温热压缩流变应力行为的研究
Ａ Ｚ ３ １ 镁 合 金 高 温 热压 缩 流 变 应 力 行 为 的研 究 ＊
徐 静， 戚 文军 ， 黄正华 ， 周 楠
广 东省 工 业 技 术 研 究 院 （ 广 州有 色 金 属 研 究 院 ） ， 广 东 广 州 ５ １ ０ ６ ５ ０ 摘 要： 在Ｇ ｌ ｅ ｅ ｂ ｌ ｅ １ ５ ０ ０ Ｄ型热模拟试验机上 ， 在应变速率 为 ０ ． ０ １ ～１ Ｓ ＿ 。 、 变形温度为 ５ ７ ３ ～７ ２ ３ Ｋ 条 件
低； 在 微 应 变 阶段 ， 流变 应 力 上升 很 快 ， 说 明 该 阶 段
形 流变 应力 行 为进 行 研 究 ， 以便 为合 金 的挤 压 变 形
研 究提 供理 论依 据．
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ 一 ｌ １ — １ ４
＊基 金 项 目 ： 广东省重大科技专项 （ ２ ０ １ １ Ａｏ ８ ｏ ４ ０ ３ ｏ ０ ５ ） ； 广州有色金属研究院青年基金 （ ２ ０ １ １ Ｂ ２ ０ ０ ９ ）
变形 完毕 后 ， 立 即对 试 样 淬 火 ， 以保 留其 高 温 下 的
绢织 ．
温度 之 间的关 系． 在 现 代化 的生 产 中 ， 为 提高 生产 效 率及 模具 与加 工 材 料 的 适 合 性 ， 需 建 立 材料 的本 构
关系， 以计 算 加工 过程 中各 阶段 的应 力 场和 流变 场 ，
７ ２ ３ Ｋ， 以５ Ｋ／ ｓ的速 度加 热试 样 ， 保温 ３ ｍｉ ｎ ， 应 变 速率 分别 为 ０ ． ０ １ ， ０ ． １和 １ Ｓ 一， 试 样 真 应 变均 为 １ ．
材料 变形 的基 本信 息是 通过 材料 的本 构 方程 进
行描述 的 ， 它表 明 了在 热 加 工 变 形 条 件下 变 形 热 力 参数 之间 的关 系 ， 即流 变应力 与应 变 、 应 变速 率 以及
AZ31镁合金高温热压缩变形特性
AZ31镁合金高温热压缩变形特性郭强;严红革;陈振华;张辉【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2005(015)006【摘要】在应变速率为0.005～5 s-1、变形温度为250～450℃条件下,在Gleeble-1500热模拟机上对AZ31镁合金的高温热压缩变形特性进行了研究.结果表明:材料流变应力行为和显微组织强烈受到变形温度的影响;变形温度低于350℃时,流变应力呈现幂指数关系;变形温度高于350℃时,流变应力呈现指数关系;变形过程中发生了动态再结晶且晶粒平均尺寸随变形参数的不同而改变,其自然对数与Zener-Hollomon(Z)参数的自然对数成线性关系;材料动态再结晶机制受变形机制的影响,随温度的不同而改变;低温下基面滑移和机械孪晶协调变形导致动态再结晶晶粒的产生;中温时Friedel-Escaig机理下位错的交滑移控制动态再结晶形核;高温时位错攀移控制整个动态再结晶过程.在本实验下,材料的最佳工艺条件是:变形温度350～400℃,应变速率为0.5～5 s-1.【总页数】7页(P900-906)【作者】郭强;严红革;陈振华;张辉【作者单位】湖南大学,材料科学与工程学院,长沙,410082;湖南大学,材料科学与工程学院,长沙,410082;湖南大学,材料科学与工程学院,长沙,410082;湖南大学,材料科学与工程学院,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TG146.2【相关文献】1.38MnVTi非调质钢的高温热压缩变形特性及加工图 [J], 江华德;陈元芳;汤萌2.织构对AZ31镁合金温热压缩变形机制影响 [J], 宋广胜;赵原野;张士宏;徐勇3.钴基高温合金GH5605热压缩变形行为 [J], 张兵;赵芬芬;陈韩锋;杨艳;马艳恒;祁凯4.某新型粉末高温合金热压缩变形特性的研究 [J], 刘建涛;陈焕铭;胡本芙;刘国权;张义文5.AZ31镁合金热压缩变形行为分析 [J], 黄蓓蓓;蔡庆伍;魏松波;丁睿;毛燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
AZ31B镁合金双道次热变形过程流变应力特征模拟研究
AZ31B镁合金双道次热变形过程流变应力特征模拟研究邓小虎;胡小东;赵红阳;巨东英【摘要】A 2-D CA model has been developed to simulate two-stage hot deformation processing of magnesium (Mg) alloy.Based on the fact that Mg has an HCP crystal structure with six-fold symmetry,the model employs hexagonal CA lattice.The physically-based model has integrated the effects of individual metallurgical phenomena related with the hot deformation,including dynamic recrystallization (DRX),static recovery,static recrystallization (SRX),meta-dynamic recrystallization (MDRX) and grain growth,etc.The model is validated by simulating single-stage and two-stage hot compression tests of AZ31B.The effects of temperature,strain rate,the interval and pre-strain on stress-strain curves are investigated.The calculated results are compared with the available experimental findings in AZ31B Mg alloy,and the simulated results agree well with the experimental results and theoretical models.%建立了一类镁合金双道次热变形过程的二维元胞自动机模型.考虑到镁合金具有六重对称的密排六方晶体结构,模型采用了六边形元胞网格.另外,通过计算位错密度演变和设定晶粒形核长大规则,模型将热变形过程中动态再结晶、静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶和晶粒长大等单个物理过程耦合到一起.为了验证模型,将其应用到AZ31B镁合金单道次和双道次热压缩过程.探讨了不同变形温度、应变速率、道次间隔和预应变对应力-应变曲线的影响.将计算结果和实验结果进行了对比,吻合较好.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】7页(P30-36)【关键词】AZ31B;双道次热压缩;流变应力特征;元胞自动机【作者】邓小虎;胡小东;赵红阳;巨东英【作者单位】天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室,天津300222;天津职业技术师范大学天津市模具数字化制造技术工程中心, 天津300222;辽宁科技大学材料科学与工程学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学材料科学与工程学院,辽宁鞍山 114051;日本埼玉工业大学先端科学研究所,埼玉深谷369-0293【正文语种】中文【中图分类】TG111.7镁合金具有低密度和高比强度等特性，广泛应用于轻型机械结构件的制造。
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镁合金在热变形过程中的真应力峰值随应变速率变
作者简介 ： 王庆 （ １ ９ ８ ７一） ， 男， 硕士研究生 ， 主要研究 方向为镁合金加 工 ； 通讯 作者 ： 常莉莉 ， 高 级实验师 ， Ｅ ． ｍ ａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｅ ｌ ｅ ｅ ＠
第３ ５卷 第 ４ 期
２ ０ １ ４年 ８月
太
原
科
技
大学学报 源自Ｖ ｏ １ ． ３ ５ Ｎ ｏ ． ４
Ａ ｕ ｇ ． ２ ０ １ ４
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｔ Ａ Ｉ Ｙ Ｕ Ａ Ｎ Ｕ Ｎ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ Ｏ Ｆ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ Ａ Ｎ Ｄ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
形为与该合金在高温塑性变形过程 中的真应力真
应变 ， 为制定 Ａ Ｚ ３ １镁 合 金 热 加 工 过 程 的工 艺 参 数
到温后 保温 １ ０ ａ ｒ ｉ ｎ ．
…
提供理论参考 ， 为研究 Ａ Ｚ ３ １ 镁合金的热变形理论 和塑性变形 的数值模拟提供必要的实验数据 。
—
， ／
对 压下量 为 ６ ０ ％．
材料按照国标加工成如图 １ 所示的拉伸试样 ，
在Ｕ Ｔ Ｍ ５ ３ ０ ５拉 伸机 上进 行 单 向拉 伸 。实验 温 度 与
压缩 相 同， 应 变速 率分别 为 ０ ． ０ ０ ０ ３ ３ Ｓ ～， ０ ． ０ ０ １
Ｓ～
，
０ ． ０ １ Ｓ ～， ０ ． ０ ５ Ｓ ～． 拉 伸前 温升 速 度 为 ５ Ｋ ／ ｓ ，
１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
第３ ５ 卷第 ４ 期
１ ４０ １ ２Ｏ
王
庆， 等： Ａ Ｚ ３ １ 镁合金热变形过程中的流变应力
２ ７ ５
１ ００ 皇 ８０ ６０
己 ４ Ｏ
２０ ０ Ｏ． ０ Ｏ． １ Ｏ． ２ ０． ３ Ｏ． ４ ０． ５ Ｏ ． ６ ０． ７ ０． ８ Ｔｕ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ
升 速度 为 ４ Ｋ ／ ｓ ， 到额 定 温 度 后 保 温 ５ ａ ｒ ｉ ｎ ． 试 样 相
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ ３ － ０ ７ 基金项 目： 国家 自然科学基金 （ ５ １ ２ ４１ ０ １ ７ ）
如图 ２ 、 ３所示为 Ａ Ｚ ３ １ 镁合金在不同应变速率
镁及镁合金是在工程应用 中最轻的金属结构 材料 Ｊ 。镁合金具有比强度 、 比刚度高 以及 良好减
振性 、 切 削加 工 尺 寸稳 定 等优 点 ， 尤 其 易 于 回收 利 用， 具有 环保 特性 Ｊ ， 在 实 际 生 产 应 用 中具 有 广 阔 的应用 前景 。研 究 Ａ Ｚ ３ １ 镁合 金 在高 温 下 的塑性 变
文章编 号 ： １ ６ ７ ３— ２ ０ ５ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４— ０ ２ ７ ４— ０ ６
Ａ Ｚ ３ １镁 合 金 热变 形 过 程 中 的流 变应 力
王 庆 ， 林金保 ， 黄庆学 ， 王 种
（ 太原科技 大学， 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
摘 要： 在Ｇ ｌ ｅ ｅ ｂ ｌ ｅ ． １ ５ ０ ０热模 拟试验机 和 Ｕ Ｔ Ｍ ５ ３ ０ ５实验机 上以不 同的 变形条件 对 Ａ Ｚ ３ １镁 合金进
２ ２
ｌ ５
图 １ 热拉伸试 样标准尺寸
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｇａ ｕ ｇ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｏ ｔ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｌ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｍｅ ｎ
０ ． ０ ０ ５ ％， Ｆ ｅ ０ ． ０ ０ ５ ％， Ｍ ｇ 余。将材料通过线切割机 ２ 实验 结 果 分 析 床加工成 ｃ ｉ ） ８× １ ２ ｍ ｍ圆柱式实验试样 ， 在Ｇ ｌ ｅ ｅ ｂ ｌ ｅ ． １ 真 应力 真应变 曲线 对 比 １ ５ ０ ０热模 拟试 验机 上对试 样进 行 单 向热 压缩 实验 。 ２ 压缩温度为 ４ ７ ３ Ｋ － ６ ７ ３ Ｋ， 温度间隔为 ５ Ｏ Ｋ， 应变速 率为 ０ ． ０ ０ ５ Ｓ ～、 ０ ． ０ ５ Ｓ ～、 ０ ． ５ Ｓ ～、 ３ ｓ ～ ． 压缩前温
行 高温热 变形试验 ， 研 究该材料在 高温热 变形过 程 中的真应 力应 变。研 究 结果证 明 ： 在 变形过 程 中的 Ａ Ｚ ３ １ 镁合金的真应力随应变速率增大、 变形 温度 降低 而升 高。在压 缩 变形过 程 中的真应力峰值 、 真 应 变和动 态再 结晶与拉伸 变形过程相 比有 明显差异 ； 该镁合金 热变形过程 中的真应 力为 用包含 Ａ ｒ ｒ ｈ ｅ ｎ ｉ ｕ ｓ 项的 Ｚ ｅ ｎ ｅ ｒ ． Ｈｏ Ｕ ｏ ｍ ｏ ｎ参数 来描述 ， 其压缩拉 伸变形激 活能分别为 １ ３ ２ ． ３ ８ ｌ ｄ ／ ｏ ｔ ｏ ｌ 和 Ｑ＝２ ５ ５ ． ２ ６ ｋ Ｊ ／ ｍ ｏ １ ．
， 、
０ｔ ∞
．
／ ， ＝ Ｌ —、 、 ＼
且
４ ２ ０ ０
－ ｌ
１ 材料及试验方法
实验的材料为商用的 Ａ Ｚ ３ １ 镁合金 ， 为Ｍ ｇ — Ａ １ 一
ｚ ｎ系合金 ， 其化学 成分 （ 质 量分数 ） 为： Ａ ｌ ２ ． ５ ％一
３ ． ５％ ， Ｚｎ ０． ６－ ０． ４％ ， Ｍｎ ０． １ ５－ ０． ５％ ， Ｃａ ０． ０ ５％ ， Ｎｉ
关键词 ： Ａ Ｚ ３ １ 镁合金 ； 热变形 ； 流 变应 力
中图分 类号 ： Ｔ Ｇ１ ４ ６ ． ２
文献标 志码 ： Ａ
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ － ２ ０ ５ ７ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ４ ． ０ ０ ８