az31镁合金
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。
AZ31镁合金静态再结晶过程及机理的研究
AZ31镁合金静态再结晶过程及机理的研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：陈建指导教师：刘天模教授专业：材料科学与工程学科门类：工学重庆大学材料科学与工程学院二O一二年十月Study on Static Recrystallization Process and Mechanism of AZ31 Magnesium AlloyA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for theMaster’s Degree of EngineeringByJian ChenSupervised by Prof. Tianmo LiuSpecialty:Material Science and EngineeringCollege of Material Science and Engineering ofChongqing University, Chongqing, ChinaOctober 2012摘要镁合金因其优越的物理性能如密度小，比强度高等，在工业上尤其是汽车和航天航空领域越来越受到重视。
但是由于其密排六方晶体结构室温下滑移系较少且不容易开动，导致了了它的延展性和冷加工性能比较差而限制了它的应用。
因此为了得到复杂的镁合金零件，我们通常使用铸造的方法，但是铸件存在夹杂、成分偏析等难以克服的缺点。
而焊接方法通过将简单的部件组装成复杂件因而丰富了镁合金的应用，但是如何提高焊接件的可靠性又是一个难题。
在镁合金产品加工成型过程中，再结晶过程能既能软化金属、提高其组织均匀性又能控制金属晶粒尺寸因而有重要作用。
而本文对再结晶的研究分为理论和应用两个部分。
论文首先研究了孪晶界对镁合金静态再结晶过程的影响，我们将铸态AZ31镁合金进行4%、8%和12%的压缩和锻造后，再在200和300℃下进行了不同时间的退火保温实验，然后通过金相、XRD和EBSD等实验手段比较了不同变形方式和变形量对孪生的影响以及不同退火保温条件下再结晶现象的差异，最后着重研究了不同的孪晶界对镁合金静态再结晶影响并探讨了其形核与长大的机制。
az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为 金属所
az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为金属所az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为[序号一] 引言az31镁合金是一种常见的镁合金材料，具有低密度、高比强度和良好的抗腐蚀性能，因而在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。
然而，在高温条件下，az31镁合金的力学性能容易发生变化，尤其是在高温拉伸过程中，动态再结晶行为对材料的性能具有重要影响。
[序号二] az31镁合金的高温拉伸性能及动态再结晶行为在高温拉伸过程中，az31镁合金的晶粒会出现较大程度的变形和织构演变，同时还会发生动态再结晶现象。
这种动态再结晶行为对材料的力学性能和微观组织特征都会产生显著影响。
研究表明，在高温拉伸条件下，az31镁合金的晶粒尺寸会发生显著变化，少量低角度晶界和次晶粒将会形成，这对材料的强度和塑性均产生重要影响。
[序号三] 动态再结晶行为对材料性能的影响动态再结晶行为对az31镁合金的力学性能产生的影响是复杂的。
动态再结晶有助于减轻材料的织构，提高材料的延展性和韧性；另动态再结晶还可能引起材料中局部组织特征的变化，降低其强度和耐磨性。
对az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为进行深入研究，有助于更好地理解和控制该材料的力学性能。
[序号四] 我的观点和理解在我看来，az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为是一个复杂而值得深入研究的课题。
通过对其动态再结晶行为进行深入了解，可以为其力学性能的调控和优化提供重要参考。
我相信随着科研水平的提高和技术手段的不断完善，对az31镁合金在高温拉伸中动态再结晶行为的研究将会取得更加丰硕的成果，为该材料在工程领域的应用带来更大的发展空间。
[序号五] 总结az31镁合金在高温拉伸中的动态再结晶行为是一个复杂而值得深入研究的课题。
了解其动态再结晶行为对于优化材料的力学性能具有重要意义，也有助于推动该材料在航空航天、汽车制造等领域的应用。
我对这一课题的研究充满信心，相信在不久的将来必将取得更加显著的成果。
az31镁合金成分
镁（Magnesium，Mg）：镁是AZ31合金的主要成分，其含量通常在90%以上。镁具有低密度、高比强度和优良的机械性能，在航空航天、汽车工业和电子行业等领域得到广泛应用。
铝பைடு நூலகம்Aluminum，Al）：铝是AZ31合金的次要合金元素之一，其含量通常在2.5-3.5%之间。铝的添加可以提高合金的强度和耐腐蚀性能。
AZ31镁合金具有良好的加工性能、较高的强度和优良的耐腐蚀性能，常用于汽车零部件、航空航天设备、电子设备和医疗器械等领域。同时，镁合金的可回收性也使其成为一种环保的材料选择。
锌（Zinc，Zn）：锌是AZ31合金的另一个次要合金元素，其含量通常在0.6-1.4%之间。锌的添加可以提高合金的强度和耐蚀性能。
除了上述主要成分外，AZ31合金中还可能含有少量的其他杂质元素，如锰（Manganese，Mn）、铝锰（Aluminum-manganese，Al-Mn）等。这些杂质元素的含量通常较低，对合金的性能影响较小。
AZ31镁合金挤压温度及工艺
挤压温度
(1)锭坯温度是挤压变形时的最重要的参数,它不但影响挤压过程的进
行,还影响成品率,产品的质量以及组织和力学性,理论上可根据合金的相图、塑性图和在结晶图来确定锭坯的温度.低于合金固相线而高于在结晶温度.
(2)锭坯的加热温度主要取决于合金的种类和挤压件的形状,一般在
300℃—450℃时进行挤压.挤压件形状复杂时，锭坯可选用较高的加热温度。
如果锭坯温度过高或挤压过程锭坯温升过大，容易导致挤压件产生热裂。
模具预热温度
镁合金的变形温度范围较窄，与冷模接触时即易产生裂纹。
坯料降温过快降低材料的流动性能。
由于坯料与模具的接触面积较大，变形时间较长，所以模具的加热温度一般要低于坯料的温度。
挤压筒、垫片、模具的温度一般为275℃—425℃。
az31镁合金的变形织构和协调变形机理
AZ31镁合金的变形织构和协调变形机理一、AZ31镁合金的变形织构AZ31镁合金是一种高性能的镁合金，具有良好的可塑性和延展性，可以用于制作各种结构件。
它的变形织构是由许多主要和次要的变形织构组成的，它们经过变形后可以形成复杂的织构。
1. 主要变形织构AZ31镁合金的主要变形织构主要包括晶粒变形、滑移变形和脱钙变形。
晶粒变形是由晶界移动而形成的，晶界可以在组织中移动，形成新的晶界，从而形成新的织构。
滑移变形是由晶粒内部滑移而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。
脱钙变形是由钙原子从晶粒中沉积而形成的，它可以形成新的织构。
2. 次要变形织构AZ31镁合金的次要变形织构主要包括滑移变形、拉伸变形、压缩变形和拉伸变形。
滑移变形是由晶粒内部滑移而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。
拉伸变形是由晶粒外部的力作用而形成的，它可以在晶粒外部形成新的织构。
压缩变形是由晶粒内部的压力作用而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。
拉伸变形是由晶粒内部的拉伸力作用而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。
二、AZ31镁合金的协调变形机理AZ31镁合金的协调变形机理是由多种变形机理协同作用而形成的，它们可以有效地改善AZ31镁合金的力学性能。
1. 晶粒变形机理晶粒变形机理是由晶界移动而形成的，晶界可以在组织中移动，形成新的晶界，从而形成新的织构。
晶粒变形机理可以有效地增强AZ31镁合金的变形织构，从而提高材料的强度和延展性。
2. 滑移变形机理滑移变形机理是由晶粒内部滑移而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。
滑移变形机理可以改善AZ31镁合金的变形性能，增加材料的可塑性和延展性。
3. 脱钙变形机理脱钙变形机理是由钙原子从晶粒中沉积而形成的，它可以形成新的织构。
脱钙变形机理可以改善AZ31镁合金的变形性能，增加材料的可塑性和延展性。
三、结论AZ31镁合金的变形织构由主要变形织构和次要变形织构组成，它们经过变形后可以形成复杂的织构。
AZ31镁合金的研究进展
重庆大学学报 （ 自然科学版） JOurnaI Of ChOngging University （ NaturaI Science EditiOn）
NOv. 2006 VOI. 29 NO. ll
文章编号： l000 - 582X （ 2006 ） ll - 008l - 04
AZ3l 镁合金的研究进展
［ 11 ， 20 ］ Mg - AI 系镁合金熔体中， 发生下列反应 ： MgCO3 = MgO + CO2 ， 2Mg + CO2 = 2MgO + C， 3C + 4AI = AI4 C3 . C 与 AI 生成大量弥散分布的 AI4 C3 ， AI4 C3 是高熔 ［ 19 ］
［ 8］ 组织为 ! （ Mg） + " （ Mgl7 AIl2 ） .
提高铸件强度 . 但 AI 可改善压铸件的可铸造性，
［ 9］ 是 Mgl7 AIl2 在晶界上析出会降低其抗蠕变性能 .
当含 AI 量 小 于 l0% 时， 随 着 含 AI 量 增 加， Mg - AI合金的抗拉强度提高， 伸长率则随着含 AI 量 增加先是提高然后下降 . AI 提高 Mg - AI 合金的强度 的原因是 AI 在 Mg 中的固溶强化作用及时效强化作 当 用 . 由于 AI 在 Mg 中的溶解度随温度降低而下降， 合金凝固或时效处理时， 过饱和固溶体中析出弥散、 平 （ Mgl7 AIl2 ） 强化相， 提高 Mg - AI 合金的强度 . " 衡的 "
Mpa 伸长率 /% 14 ~ 17 12
［ 6］ 性能，而且价格较低，因此是最常用的合金之一 ，
AZ31 镁合金的典型室温力学性能如表 2 所示 . AZ31 镁合金主要通过轧制、 挤压和锻造等变形方式加工成 形， 制成各类棒、 杆、 型材和管材 .
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能1变形镁合金AZ31是一种广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域的轻金属材料。
其具有轻质、高比强度、高耐腐蚀性等突出特点，逐渐成为各个领域中的热门材料。
然而，AZ31合金在加工过程中存在明显的异方性，其机械性能受到材料的组织结构影响较大。
因此，对于AZ31合金织构演变对力学性能的影响进行深入研究，有助于提高这种合金材料的使用性能。
AZ31合金的织构演变与力学性能1. AZ31合金的结构特点AZ31合金属于Mg-Al-Zn系列，由镁、铝、锌组成，其中镁含量最高，达到90%以上。
该合金的强度和塑性取决于其织构和显微结构。
AZ31合金虽然密度较低，但其非球形晶粒结构导致其劣异性强，机械性能较差。
而AZ31合金加工过程中的塑性变形，会导致晶体的取向趋向于某些方向，进而改变其结构和性能。
2. AZ31合金的织构演变材料的织构是指其晶体结构的方向取向分布情况。
AZ31合金材料经过加工后，其晶体取向会出现明显的变化。
织构演变主要表现为以下几个方面：(1) 轧制织构AZ31合金在轧制过程中，由于强制变形而出现滑移活动和晶胞旋转，引起晶体取向转移。
随着轧制次数的增加，合金的织构也发生了显著变化。
初始材料晶粒的织构为强烈的(0001)取向，随着轧制次数的增加，晶胞几乎沿着轧制方向旋转。
在轧制后5次，(0001)织构逐渐消失，取向随机化趋势增强。
(2) 拉伸织构AZ31合金在拉伸过程中，晶粒沿着应力方向伸展。
拉伸应变随机化使得AZ31合金中的(0001)取向被破坏，取向随机性增强。
此外，拉伸过程中晶粒的滑移和旋转也会影响其织构。
(3) 桶形拉伸织构桶形拉伸是一种在不一致模式下进行的拉伸，能够产生高度逆变形，有利于产生组织细化和显着的织构改善。
桶形拉伸后，(0001)取向分布更为均匀，且滞后角度明显减小。
3.织构演变对AZ31合金力学性能的影响材料的力学性能受到其组织结构的影响。
不同压力下AZ31镁合金的凝固组织及性能变化
不同压力下AZ31镁合金的凝固组织及性能变化我国的镁矿资源丰富，是原镁生产大国，但在镁资源利用上依然停留在原镁生产阶段，对于高质量镁合金制备等深加工方面，我国依然显著落后于世界先进水平，我国镁行业迫切需要提高自己的实力。
标签：压力；镁合金；组织；性能0 引言本文选用AZ31镁合金作为课题研究对象，基于加压凝固基础理论及影响机制，分析研究了加压对镁合金凝固组织变化特征以及性能的影响，其不仅对控制镁合金凝固组织进而改善性能具有积极意义，而且对进一步丰富镁合金凝固理论都也具有一定影响。
1 实验条件和方法本实验选用AZ31镁合金，主要化学成分（质量百分比）见表1。
采用一端封闭的不锈钢管作为浇铸的模型，本实验采用的压力条件分别是常压，静压，离心压力。
选用高纯石墨坩埚作为AZ31合金熔炼容器，设定熔炼温度为720℃。
合金熔炼过程中使用2#溶剂进行熔体的保护和除渣处理。
待合金完全熔化后浇注入预热的管子中，浇注时采用氩气保护，浇铸温度670℃～685℃。
静压力是通过管式加热炉的加热区域控制镁合金熔体的施加静压的高度，通过熔体自重来补缩，获得在不同熔体深度下具有不同的静压头作用的凝固组织。
离心压力凝固是将浇注冷却的管子封闭后加热至合金融化，放入转速为1400r/min的离心设备上进行离心加压使得合金完全凝固。
注意，管子在放入井式加热炉之前要用石棉布包裹，确保管子拿出井式炉未开始离心凝固之前管子内的合金处于液态。
为了明显的对比两种工艺的优缺点，静压力凝固的铸件取样沿重力方向的底部位置，离心压力凝固的铸件取离旋转中心远的边部位置。
试样磨制，抛光和腐蚀后，在奥林巴斯金相显微镜和日产S-3400N型的扫描电镜下观察显微组织，利用型号为D/max2200PC的XRD衍射仪对不同凝固条件制备成的金相试样进行相成分测试，确定相组成。
使用型号HX-1000TM的显微硬度计进行硬度测试。
在型号Instron8801的拉伸机上测试力学性能。
AZ31镁合金的氧化膜研究
AZ31镁合金氧化膜的研究摘要在镁合金表面生成保护膜对镁合金起到保护作用，是一种最简单经济的方式。
本文对AZ31镁合金进行化学氧化成膜和电化学氧化成膜。
所用的镁合金试样表面积约为10-40cm2。
其中，化学氧化采用低浓度铬酸常温，化学氧化液的成分及含量为：CrO3（5g/L）、CaSO4（5g/L）。
对其氧化时间进行优化，得到2min左右时，氧化效果较好。
另外，本文采用了几种不同的电化学氧化方法成膜，发现电化学氧化液成分为NaOH/Na2SiO3/C6H5OH的电化学氧化方法所得的膜效果不错。
之后，改变这种电化学氧化液中各成分的含量，以进一步证明各成分的作用。
在化学氧化和电化学氧化成膜后，对试样进行静电粉末喷涂，测试涂膜性能。
发现涂膜性能良好。
另外，研究结果还表明：铬酸化学氧化所得的膜层均匀致密，孔隙率低。
电化学氧化所得的膜表面粗糙、多孔，孔隙率高。
对六价铬废液可以采用沉淀法回收处理。
关键词：AZ31镁合金，化学氧化，电化学氧化，静电喷涂A Study on the Oxide Film of AZ31 Magnesium AlloyAbstractA protective film on the surface of magnesium alloy can be used to protect the magnesium alloy, which is one of the most economical and simplest methods. In this paper, the chemical oxidation films and electrochemical oxidation films were prepared for AZ31 magnesium alloy. The surface area of magnesium alloy samples used in this paper was about 10-40cm2. Among them, the chemical oxidation films with low concentration of chromic acid were obtained at room temperature. The composition and content of chemical oxidation solution was CrO3 (5g/L), CaSO4 (5g/ L). Optimize its oxidation time, we found that the effect was better when the oxidation time is about 2min. In addition, several different methods of electrochemical oxidation films were used. When the electrochemical oxidation which solution components were NaOH、Na2SiO3 and C6H5OH were adopted , the effect was better . After then, to provide further evidence of the role of each component, we changed the contents of each component in the electrochemical oxidation of solution . The electrostatic powder coating was conducted after forming chemical oxidation films or electrochemical oxidation films. Coating performance was good when testing the properties. In addition, the results also showed that: chromate films obtained from chemical oxidation were even and tight, which porosity was lower. The surface of membranes from electrochemical oxidation were rough and porous, which porosity was higher. Waste solution including hexavalent chromium compounds could be recycled by precipitation method.Key words: AZ31 magnesium alloy, chemical oxidation; electrochemical oxidation; electrostatic spray目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1.镁及镁合金特性 (1)1.1.1.镁合金特点 (1)1.1.2.镁合金牌号 (1)1.2.镁合金的应用 (2)1.2.1.镁合金在汽车领域的应用 (3)1.2.2.镁合金在3C行业的应用 (4)1.2.3.镁合金在航天领域的应用 (4)1.2.4.镁合金在军事领域的应用 (5)1.2.5.镁合金在医疗器械上的应用前景 (5)1.3.镁合金腐蚀 (6)1.3.1.镁单质的不稳定性 (6)1.3.2.镁合金的第二相和杂质 (7)1.3.3.镁合金的环境因素 (7)1.3.4.镁合金的自然氧化膜 (7)1.4.镁合金表面防护 (8)1.4.1.化学氧化处理 (8)1.4.2.阳极氧化处理 (10)1.4.3.微弧氧化处理 (12)1.4.4.有机涂层处理 (12)1.4.5.金属涂层处理 (13)1.4.6.其他表面处理方法 (13)1.5.课题研究内容及意义 (14)1.5.1.课题研究内容 (14)1.5.2.课题研究意义 (14)第2章实验部分 (15)2.1.实验材料 (15)2.2.主要实验药品及设备 (15)2.2.1.实验药品 (15)2.2.2.实验仪器 (16)2.3.实验过程 (16)2.3.1.镁合金表面前处理 (16)2.3.2.化学氧化膜的制备 (17)2.3.3.电化学氧化膜的制备 (18)2.4.涂装 (20)2.4.1.几种主要的涂装施工方法 (20)2.4.2.涂料的分类 (20)2.4.3.进行涂装 (21)2.5.废液的处理及回收 (21)2.6.研究方法 (22)2.6.1.漆膜附着力测试 (22)2.6.2.漆膜耐腐蚀测试 (23)2.6.3.氧化膜的孔隙率测试 (23)第3章结果与讨论 (24)3.1.前处理时间的影响 (24)3.2.化学氧化结果与分析 (24)3.2.1.化学氧化液中各成分作用分析 (24)3.2.2.镀层表面形貌 (25)3.2.3.化学氧化时间对处理效果的影响 (25)3.2.4.漆膜性能测试结果与分析 (26)3.3.电化学氧化结果 (26)3.3.1.不同电化学氧化溶液的处理效果 (26)3.3.2.电化学氧化液浓度对处理效果的影响 (28)3.3.3.漆膜性能测试结果与分析 (31)3.4.氧化膜的孔隙率测试结果与分析 (31)3.4.1.化学氧化膜的孔隙率测试结果与分析 (31)3.4.2.电化学氧化膜孔隙率测试结果与分析 (32)第4章结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)外文原文 (37)中文翻译 (56)第1章绪论1.1.镁及镁合金特性镁为银白色金属，熔点648.8℃，沸点1107℃；其密度为1.74g/cm3，大约是铝的2/3，是铁的1/4。
变形镁合金AZ31的研究进展
以及优 良的抗大气腐蚀能力。ＡＺ３１镁合金可以轧制 强度达到了 １６８．２５ ＭＰａ。产生该现象 的原 因是冷锻
成薄 板 、厚板 、挤 压成 棒 材 、管 材 、型 材 ，加 工 成锻 件 。 变形 试 样 在退 火 后发 生 了再结 晶 ，获得 大 量 细小 的
本文针对变形镁合金 ＡＺ３１的组织 、力学性能特 再 结 晶晶 粒 ，从 而细 化 了晶粒 ，使 试 样 的机 械 性 能 发
中图分类号 ：ＴＧ１４６
文献标识码 ：Ｂ
文章编号 ：１６７２—５４５Ｘ（２０１３）１１－０２４３—０４
镁合金作为工程应用 中密度最低，限制 了其推广
料 ，具 有高 比强 度 、高 比刚度 、导热 导 电性 好 、阻尼 减 应用 ，因此迫切需要提高其力学性能。在室温下 ，镁合
并且 由于镁 是密排六方的晶体结构 ，使合金元素在 得 到很 大 提 高 ；而 温度 进 一步 升 高 到 ３００℃以上 ，即 镁基体 中扩散 速率很低 ，很容易在凝 固过程 中产生 可出现再结晶过程 ，使其具有更好 的成形性。因此 ，
枝 晶偏析和形成非平衡相 。偏析 和在 晶界及枝 晶问 通 常采 用 热加 工 的方 式生 产变 形镁 合 金产 品 。钟 皓 、
的数量 随铝含量的增加而增加 。
也 得 到 较 大 提 高 ，抗 拉 强 度 达 到 ３００ Ｎ／ｍｍｚ，屈 服 强
收 稿 日期 ：２０１３—０８—０５ 作者简 介 ：陈 宜 （１９８４一 ），男 ，河南新 乡人 ，硕士 ，主要研究方向 ：变形镁合金加工技术 。
２４３
Ｅｑｕｉｐｍ ｅｎｔ Ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１ １，２０１ ３
点 ，合金元 素影 响，耐蚀性改善等多方面进行 了研究 生改变。Ｓ．Ａｌｓａｇａｂｉ Ｉ．Ｃｈａｒｉｔ等［４１在不同的热处理条件
稀土Nd对AZ 31镁合金铸态组织和力学性能的影响
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｎｅ ｏ ｄ ｙ ｍｉ ｕ ｍ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ａ ｓ— － ｃ ａ ｓ ｔ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ＡＺ ３ １ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ
移 系较 面 心 立 方 结 构 和 体 心 立 方 结 构 的金 属 要 少， 导致 塑性 变形 困难 ， 影 响 了镁合 金 的开发 和应
收 稿 日期 ：２ ０ １ ６ － ０ １ ０６ － ． 基金项 目：国家重点研发计 划 “ 重点基础材料技术提升与产业化 ”重点专项 （ 编号 ２ ０ １ ６ Ｙ Ｆ Ｂ ０ ３ ０ １ １ ０ ４） 作 者 简 介 ：柏 媛 媛 （ １ ９ ８ ７一），女 ，博 士 研 究 生 ． 通 讯 作 者 ：乐 启 炽 （ １ ９ ６ ８ 一 ），男 ，教 授 ，博 士 生 导 师 ，Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ：ｑ ｉ ｃ ｈ ｉ ｌ ＠ｍ ａ ｉ ｌ ． ｎ ｅ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． Ｃ Ｉ Ｉ ．
的２ ／ ３ ¨ ， 具 有 比强 度 高 、 比 刚度 高 、 电磁 屏 蔽 性 能好 、 机 械加 工性 能好 、 易 回收 等众多 优点 ． 目前 ， 镁 合金 的 主要成 型 方式 之 一 是 铸 造 Ｊ ， 这 是 因为
密排六 方结 构 的镁合金 ， 对 称性极 低 ， 可开 动 的滑
第 １ ６卷 第 １期 ２ ０ １ ７年 ３月
材
料
对双峰织构类型AZ31_镁合金板材力学性能各向异性的分析
精 密 成 形 工 程第15卷 第8期10 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2023年8月收稿日期：2023-04-18 Received ：2023-04-18基金项目：国家自然科学基金（U1810208）Fund ：The National Natural Science Foundation of China(U1810208) 作者简介：樊家杰（1998—），男，硕士生，主要研究方向为变形镁合金塑性加工。
Biography ：FAN Jia-jie(1998-), Male, Postgraduate, Research focus: plastic processing of deformed magnesium alloy. 通讯作者：梁伟（1963—），男，博士，教授，主要研究方向为新型镁铝合金开发与加工。
Corresponding author ：LIANG Wei(1963-), Male, Doctor, Professor, Research focus: the development and processing of new magnesium-aluminum alloys.引文格式：樊家杰, 鲁辉虎, 张王刚, 等. 对双峰织构类型AZ31镁合金板材力学性能各向异性的分析[J]. 精密成形工程, 2023, 15(8): 10-18.FAN Jia-jie, LU Hui-hu, ZHANG Wang-gang, et al. Analysis on Anisotropy of Mechanical Properties of Bimodal Texture Type 对双峰织构类型AZ31镁合金板材力学性能各向异性的分析樊家杰1,2，鲁辉虎3，张王刚1,2，梁伟1,2（1.太原理工大学 材料科学与工程学院，太原 030024；2.先进镁基材料山西省重点实验室，太原 030024：3.中北大学 机械工程学院，太原 030051） 摘要：目的 制备双峰织构类型的AZ31镁合金板，以改善板材微观组织和弱化基面织构，研究微观组织对力学性能各向异性的影响规律，以提高镁合金板材的成形性能。
挤压态az31镁合金热变形过程中的孪生和织构演变
挤压态az31镁合金热变形过程中的孪生和织构演变
挤压态AZ31镁合金的热变形过程中，孪生和织构演变是关键的微观结构演变过程之一。
在挤压过程中，镁合金会发生塑性变形，其中孪生是一个重要的形变机制。
孪生是指材料中某些晶体在应力作用下发生结构调整，形成具有特殊晶格取向关系的结构。
在挤压过程中，孪生主要发生在镁合金的基体晶粒之间。
孪晶的形成可以提高材料的强度和塑性，并且可以消散应力集中，提高材料的疲劳寿命。
此外，挤压过程中的织构演变也是影响材料性能的重要因素。
织构是指材料中晶粒取向的统计分布特征。
在挤压过程中，由于应变的非均匀性，材料中的晶粒取向会发生改变。
通常情况下，挤压过程中晶粒取向的变化趋势是晶粒取向的统计分布更加均匀，这可以改善材料的力学性能和热稳定性。
总的来说，在挤压态AZ31镁合金中，孪生和织构演变是相互关联的微观结构演变过程。
孪晶的形成可以通过调整晶粒取向来改善材料的力学性能，而织构演变则可以通过控制应变分布来调控材料的综合性能。
因此，理解和控制挤压态AZ31镁合金中的孪生和织构演变对于优化其性能具有重要意义。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.2 刚粘塑性有限元法基本力学方程
刚粘塑性有限元法一般是从刚粘塑性材料的变分原理或上限定理出发，按有限元模式把能耗率泛函表示为节点速度的非线性函数，利用数学上的最优化理论获得满足极值条件的最优解，即总能耗率取最小值的动可容速度场，进一步利用塑性力学的基本方程求出变形速度场、应力场、应变场以及其他变形参数。
与弹塑性/弹粘塑性方法相比，这类有限元法在求解过程没有应力的累积误差，也不存在单元的逐步屈服问题，因而具有计算工作量小、精度高的优点，是求解超塑成形等大变形问题进而实现数值模拟的一种有效方法[42-44]。
金属塑性变形过程复杂，在对成形过程进行有限元数值模拟时必须做出必要的假设和近似，以便于简化数学处理过程，提高计算效率[45]。
采用刚塑性/刚粘塑性有限元法分析大变形问题时，通常对材料的变形特点和物理性能作如下假设：
(1)材料弹性变形可忽略不计；
(2) 材料体积不可压缩，变形过程体积不变；
(3) 材料均质且各向同性；
(4) 不计体积力和惯性力；
(5) 材料变形流动符合 Levy-Mises 屈服条件。
所以可近似认 n=0，则流动状态方程为：
εκ
σm
= (2-1)
式中：K 为与材料有关的常数；m 为应变速率敏感性指数。
本构方程中系数由单向拉伸实验得到。
刚粘塑性材料发生塑性变形时，必须满足以下塑性力学的基本方程:
(1) 平衡方程
0,=σj ij (2-2)
几何方程
()u u i j j i ij ,,21
+=ε (2-3)
（3） 体积不可压缩方程
0==δεενij ij (2-4)
(4) 屈服准则
23'
'=σσσij
ij (2-5)
式中：σ 为等效应力。
对于刚塑性材料有：
）（εσσ= (2-6)
对于刚粘塑性材料有：
),(εεσσ= (2-7)
（5）Levy-Mises 关系
'=σε
λij ij (2-8) σελ 23= (2-9) 式中：ε 为等效应变速率，且 εεε ij ij 3
2=
(6) 边界条件 边界条件为力边界条件和速度边界条件，在力面S F 上的应力边界条件为：
F n i j ij =σ (2-10)
在速度面上的速度边界条件为：
u u i i = (2-11)。