现代材料检测技术在镁合金塑性变形研究中的应用
镁合金板材超塑性成形性能及变形失稳
镁合金板材超塑性成形性能及变形失稳文章研究了轧制AZ31B镁合金板材的超塑性与变形失稳，对镁合金板材进行了超塑性拉伸试验和超塑性凸模胀形试验。
通过对AZ31B镁合金进行超塑性单向拉伸（初始应变比？籽00）实验，研究其在不同加载途径下变形过程中板平面内的两主应变（？着1，？着2）的分布和最小截面处的应变路径变化。
结果表明：在一定变形速度与温度下，工业态AZ31B镁合金板材具有优良的超塑性；在变形温度为573K中温条件下的超塑性成形性合乎成形零件的基本要求。
标签：AZ31B镁合金；超塑性；成形性能；变形失稳Abstract：The superplasticity and deformation instability of rolled AZ31B magnesium alloy sheet were studied in this paper. The superplastic tensile test and the bulging test of superplastic convex die were carried out on the magnesium alloy sheet. The superplastic uniaxial tensile test （initial strain ratio ρ00）were carried out on AZ31B magnesium alloy. The distribution of two principal strains （？著1，？着2）and the variation of strain path at the minimum cross section in the plate plane during different loading paths are studied. The results show that the industrial AZ31B magnesium alloy sheet has excellent superplasticity at a certain deformation rate and temperature，and the superplastic formability at a deformation temperature of 573K meets the basic requirements of forming parts.Keywords：AZ31B magnesium alloy；superplasticity；formability；deformation instability目前，工业中的铝、钛等合金零件的生产多使用超塑性成形工艺，而超塑性成形工艺较少用于镁合金零件的生产过程。
镁合金材料超塑性的研究进展
镁合金是继钢铁和铝合金之后发 展起来的第三类金属结构材料 ,并被称 之为“21 世 纪 绿 色 金 属 结 构 工 程 材 料”[1 ,2 ] 。
由于晶 体 发 生 塑 性 变 形 时 滑 移 面 总是原子排列的最密排面 ,而滑移方向 总是原子排列的最密方向 。因此 ,密排六方结构的多 晶镁 ,其塑性变形在低于 498 K 时仅限于基面{0001} 〈11 20〉滑移及锥面{101 1}〈10 11〉孪生 [3 ,4] 。镁合金 变形时只有 3 个几何滑移系和 2 个独立滑移系 ,与其 它常用金属如铝 、铁 、铜相比 ,镁的滑移系少是造成其 塑性变形能力差的主要原因 。目前 ,大多数镁合金产 品都是用铸造方法生产的 ,很少采用锻压 、轧制 、挤压 等塑性成型方法加工 ,这使镁合金的应用受到了极大 地限制 。为此 , 镁合金超塑成形受到国内外广泛关 注[5] 。 目前 ,超塑成形技术主要用于铝 、钛等合金零件的 生产 ,很少用于镁合金零件的生产[6 ,7] 。因此 ,研究镁 合金超塑性及其成形技术对于扩大镁合金应用范围 、
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铸造技术 FOUNDR Y TEC HNOLO GY
Vol. 26 No . 8 Aug. 2005
镁合金材料超塑性的研究进展
宋佩维1 ,2 ,郭学锋2 ,张忠明2 ,徐春杰2 ,井晓天2
(1. 陕西理工学院机电工程系 ,陕西 汉中 723003 ;2. 西安理工大学材料科学与工程学院 ,陕西 西安 710048)
摘要 :综述了镁合金超塑变形的机理与特点 ,评述镁合金超塑性研究现状 ,指出了细晶超塑性 、大晶粒超塑性 、高应变速率超 塑性和低温超塑性是镁合金超塑性研究的重点和发展方向 。 关键词 :镁合金 ;超塑性 ;研究现状 ;发展方向 中图分类号 : T G146. 2 + 2 ; T G113. 25 + 3 文献标识码 :A 文章编号 :100028365 (2005) 0820664203
镁合金剧烈塑性变形力学性能研究(模板3)
毕业论文开题报告镁合金剧烈塑性变形力学性能研究一、选题背景和意义镁合金做为一种新型金属材料，已被广泛应用于汽车、计算机、通讯及航空航天等众多领域，许多国家将之视为２１世纪的重要战略物资，提出了若干重大的研究与开发计划。
在此背景下，深入分析这一新型金属材料的发展前景并拟定相应的对策，具有重要的意义。
镁合金是最轻的金属结构材料，其密度为1.75-1.90g／cm3；其比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；其机加工性能优良，易加工且加工成本低，加工能量仅为铝合金的70％；其耐腐蚀性比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380；其减振性、电磁屏蔽性远优于铝合金。
另外，镁合金的低密度、低熔点、低动力学黏度、低比热容、低相变潜热以及与铁的亲和力小等特点，使其具有熔化耗能少、充型变速快、凝固速度快、实际压铸周期短、模具使用寿命长等优势，极适合于采用现代压铸技术进行成形加工，直接制备出薄壁和近终形复杂形状的零部件。
而且镁合金压铸件的性能优良，在常规使用条件下替代钢、铝合金、塑料等制件的效果非常好。
在实现产品轻量化的同时，还使产品具有优良的特殊功能，并且在镁合金压铸件报废后，还可以直接回收再利用，符合环保要求。
所以，综合性能优良的镁合金被誉为“21世纪金属”并被广泛应用于汽车、计算机、通讯等广阔领域。
虽然镁合金具有一系列的优良性能，然而镁具有密排六方结构，塑性差，难以塑性加工。
本课题是为了研究改善镁合金的力学性能的途径，使镁合金更好的应用于工业领域。
晶粒细化及组织控制是改善提高金属材料性能的有效途径。
晶粒细化能够大幅度提高镁合金的室温强度,塑性和超塑性成形。
细化晶粒的方法有很多，如锻造，挤压，轧制以及随后的再结晶退火处理工艺等。
而等通道转角挤压(ECAP)作为一种可细化合金组织、改善性能、提高材料成形性的塑形加工技术在国内外学术界被广泛的研究。
二、课题关键问题及难点本课题重点研究镁合金采用等通道转角挤压工艺与材料晶粒细化的关联，以及由此而引发的材料组织、力学性能等的变化；研究了ECAP工艺对材料性能、材料组织关系等的作用与影响．如何确定外切角ψ、内切角Φ的大小，及挤压路线、挤压次数、挤压温度和挤压速度的选择。
镁合金材料的性能、成型技术与应用分析
摘要镁合金作为目前工业应用中最轻的金属结构材料，因其强度、比刚度高，良好的电磁屏蔽性能及易于加工、回收等优点，被誉为“21世纪绿色金属工程材料”，并广泛用于汽车、通讯、电子、航空航天等领域。
本文着重探讨了新型镁合金的组织性能、耐腐蚀性能以及成型技术。
分析了不同合金元素的添加，对镁合金的物理性能、化学性能的影响。
介绍镁合金的分类，不同牌号的镁合金，含有哪些不同的合金性能，以及该合金材料的优缺点、实用性和应用领域。
在我国，镁合金加工成形技术主要是压铸成型，在压铸成型中，我们要注意到压铸镁合金材料的性能要求，在压铸过程中的技术参数以及该注意到的问题我们都会详细阐述。
最后展望了镁合金发展和应用的前景，作为21世纪的绿色金属材料，在越来越多的领域中逐步得到应用，所以，镁合金材料的开发、应用研究和高要求、高性能的镁合金材料的开发势在必行。
关键词：镁合金；成型技术；性能；耐腐蚀AbstractMagnesium alloys as the lightest metal structural material for current industrial applications, because of its strength, specific stiffness, good electromagnetic shielding performance and ease of processing, recycling, etc., was known as the "21st century green metallic engineering materials," and widely used in the automotive, communications, electronics, aerospace and other fields.This article focuses on the performance of the new magnesium alloy, corrosion resistance, and molding technology. The effects for the physical and chemical properties of magnesium alloys,which coursed by different alloying elements added,is analysised. Describes the classification and different grades of magnesium alloys, different alloys properties, as well as the advantages and disadvantages of the alloy material, practical, and applications. In China, the forming process of magnesium alloy was mainly the die casting, we have to note that the material properties requirements of magnesium alloy in die-casting , the technical parameters of die casting process and some other issues we will be more noticed . Finally, the future development and application of magnesium alloy is prospected, as the 21st century green metallic materials, and gradually more and more applied , the development of magnesium alloy material, applied research and the development of high demanded,high-performance magnesium alloys materials is imperative.Key Words：Mg-Al-Zn alloys；forming technology；property；corrosion目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1镁及镁合金简介 (1)1.2镁合金的特点 (1)1.3 镁合金的应用 (3)1.3.1镁合金在车辆上的应用 (3)1.3.2镁合金在航空上的应用 (3)1.3.3镁合金在3C产品上的应用 (3)1.3.4镁合金在武器的应用 (4)1.3.5镁合金在其他领域的应用 (4)1.4新型镁合金的研究 (5)第二章实验部分 (7)2.1概述 (7)2.2压铸镁合金体系 (7)2.3压铸用的浇注系统 (8)2.4压铸设备 (9)2.5镁合金的熔炼 (9)2.5.1熔炼设备 (9)2.5.2冷、热室压铸机 (10)2.6镁合金的压铸工艺 (11)2.6.1压铸工艺装置 (11)2.6.2熔体制备 (12)2.6.3压铸工艺 (13)2.6.4熔体熔炼的阻燃保护 (15)2.6.4.1溶剂保护 (15)2.6.4.2气体保护 (16)2.6.4.3合金化阻燃保护 (17)2.6.5压铸过程中的阻燃保护 (18)第三章结果与讨论 (19)3.1镁合金的成份 (19)3.2镁合金的成份对性能的影响 (20)3.2.1镁合金的合金化特点 (20)3.2.2镁合金的物理冶金特性 (21)3.3合金元素的作用 (22)3.3.1铝对镁合金的性能的影响 (23)3.3.2锌元素的作用 (24)3.3.3其他合金元素的作用 (25)第四章镁合金前景与未来发展 (27)4.1镁合金的未来发展前景 (27)4.1.1耐高温性能的改善 (27)4.1.2抗腐蚀性能的提高 (28)4.1.3塑性变形能力的改善 (28)4.1.4镁基复合材料 (28)第五章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)第一章绪论1.1镁及镁合金简介1774年人们首次发现镁，并以希腊古城Magnesia命名。
镁合金塑性变形机理研究进展
镁合金塑性变形机理研究进展一、本文概述镁合金作为一种轻质、高强度的金属材料，在航空航天、汽车制造、电子通讯等领域具有广泛的应用前景。
然而，镁合金在塑性变形过程中面临着诸多挑战，如室温下塑性较差、易产生应力腐蚀等问题，限制了其在实际应用中的性能发挥。
因此，深入研究镁合金的塑性变形机理，对于提升镁合金的综合性能、推动其在更广泛领域的应用具有重要意义。
本文旨在综述镁合金塑性变形机理的研究进展，从镁合金的塑性变形行为、变形过程中的微观组织演变、变形机制及影响因素等方面进行总结和分析。
文章首先简要介绍了镁合金的基本特性及其应用现状，然后重点回顾了近年来镁合金塑性变形机理的相关研究成果，包括塑性变形的微观机制、变形过程中的应力应变行为、合金元素对塑性变形的影响等。
文章对镁合金塑性变形机理的未来研究方向进行了展望，以期为镁合金的进一步研究和应用提供有益的参考。
二、镁合金的塑性变形行为镁合金作为轻质高强度的金属材料，其塑性变形行为一直是材料科学领域的研究热点。
镁合金的塑性变形主要涉及到滑移、孪生以及晶界滑移等多种机制。
这些机制在镁合金的变形过程中相互作用，共同影响着镁合金的力学性能和微观组织演变。
滑移是镁合金塑性变形中最主要的变形机制。
镁合金中的滑移系主要包括基面滑移、柱面滑移和锥面滑移。
其中，基面滑移是最容易激活的滑移系，但由于其滑移方向的限制，通常不能完全协调镁合金的宏观变形。
柱面滑移和锥面滑移的激活则需要更高的临界剪切应力，但在高温或变形量较大时，这些滑移系也能被有效激活，从而改善镁合金的塑性变形能力。
孪生在镁合金塑性变形中也扮演着重要角色。
特别是在低温和高应变速率下，孪生成为镁合金的主要变形机制。
孪生不仅能够协调镁合金的宏观变形，还能细化晶粒，提高镁合金的强度和韧性。
然而，孪生也会引入新的织构，影响镁合金的后续变形行为。
除了滑移和孪生外，晶界滑移也是镁合金塑性变形中不可忽视的变形机制。
晶界滑移能够协调不同晶粒间的变形，使得镁合金在宏观上表现出良好的塑性。
AZ31镁合金塑性变形机制及再结晶行为的研究共3篇
AZ31镁合金塑性变形机制及再结晶行为的研究共3篇AZ31镁合金塑性变形机制及再结晶行为的研究1AZ31镁合金塑性变形机制及再结晶行为的研究AZ31镁合金是一种常见的轻质结构材料，在航空、汽车、电子等领域有着广泛的应用。
其具有良好的加工性能和强度，但同时也存在着较高的塑性失稳和晶粒长大的问题。
因此，深入研究AZ31镁合金的塑性变形机制和再结晶行为，具有重要的理论和实际意义。
塑性变形机制是指材料在外力作用下发生形变的过程，其中包括与晶体结构、晶粒尺寸等因素相关的塑性变形机制。
对于AZ31镁合金而言，其塑性变形机制主要涉及到位错滑移、孪晶滑移和孪晶形核等三种机制。
其中，位错滑移是指晶体中的位错沿晶体的晶格面和晶格线移动的过程。
在AZ31镁合金中，位错滑移是最主要的塑性变形机制，其滑移面主要是(basal)面和<1010>面，滑移向量主要是[0001]和[1011]方向。
此外，AZ31镁合金中还存在着孪晶结构，孪晶滑移和孪晶形核也是重要的塑性变形机制。
孪晶滑移是指晶体中的孪晶体双晶之间发生的滑移，其滑移向量主要是<1120>方向。
而孪晶形核是指晶体中的孪晶体双晶的形成过程，其主要原因是应力超过了晶体破裂强度，从而在滑移区形成孪晶体双晶。
除了塑性变形机制之外，再结晶行为也是AZ31镁合金的重要研究方向之一。
再结晶是指已变形晶体再次形成新的等轴晶体的过程，其可以消除塑性失稳、细化晶粒并改善材料的力学性能。
在AZ31镁合金中，再结晶主要涉及到晶界迁移和晶粒再结晶两种机制。
晶界迁移是指已有的晶界沿一定方向运动形成新的晶界，它主要发生在高温下。
晶粒再结晶是指形成新的等轴晶体，其主要原因是由于晶界不稳定所致，一般发生在较低温度下。
综上，AZ31镁合金的塑性变形机制涉及到位错滑移、孪晶滑移和孪晶形核等多种机制，而其再结晶行为也具有晶界迁移和晶粒再结晶两种机制。
深入研究其塑性变形机制和再结晶行为，对于其优化材料性能、改善加工效率和缓解材料失稳问题具有重要的理论和实际应用价值综合分析，AZ31镁合金的塑性变形机制和再结晶行为是相互关联的复杂过程，其研究具有重要的理论和应用价值。
变形镁合金的研究与应用
页眉内容变形镁合金的研究与应用一、研究的必要性随着人类文明依赖的部分金属、能源矿产资源趋于枯竭，人类对生存环境恶化的日益关注，降低能源消耗，提高能源利用率，减少环境污染，开发利用新型材料能源，保证人类文明的可持续发展成为当今世界面临的十分重要而紧迫的问题。
镁是地球上储量丰富的轻金属元素，镁合金作为最轻质的商用金属工程结构材料，具有比强度和比弹性模量高、阻尼吸震降噪性能优越、铸造成型性好、机加工和表面装饰性能良好、易于回收利用等特点，被誉为“21世纪绿色结构材料”，成为汽车、摩托车等交通工具、计算机、通讯、仪器仪表、家电、轻工、军事等行业的重要选材。
我国是镁资源大国，可利用镁资源储量占世界的70%。
目前，我国原镁产量居世界首位，占全球产量的40%。
由于国内还没有形成镁加工产业体系，应用领域的开拓更为滞后。
2000年全国原镁产量约为20万吨，其中80%以上作为初级原料低价出口。
该现状致使我国镁工业在发展中迅速转变为依赖廉价出口低附加值原材料的工业，浪费了国家宝贵的自然矿产资源。
为了将我国的镁资源优势化为技术和经济优势，推动我国镁资源的合理开发利用，国家已将“镁合金应用及产业化”列为“十五”攻关项目重大专项，在“863”科技计划中将“先进镁合金及应用技术”列为新材料技术领域“高性能结构材料技术”专项的重点专题。
镁合金产品的加工和应用在国际上近几年刚刚形成需求市场，主要市场在欧盟、北美、日本和韩国等地方。
就镁合金产品国际市场需求来看，市场容量大、层次多，特别是变形镁合金产品具有较大的市场潜力。
目前，世界各国均十分重视变形镁合金的研究与开发，将变形镁合金产品的加工视为一个国家有色金属加工水平的重要标志。
目前，中央在世纪之交作出了“西部大开发”的战略决策，旨在利用西部资源丰富、地域广阔的优势保持国民经济的稳定高速增长，推动国家经济的平衡发展。
这给西部发展提供了千载难逢的历史机遇。
在这一政策和重庆市政府、各科研研究院所等的相互配合和积极努力下，我市近两年来围绕着镁合金应用技术的研究和新产品的开发开展了系列工作，取得了令人可喜的成效，试制生产了十几种镁合金板、管、型材、研发力度的步伐均已走在了国内其它省市的前列。
镁合金塑性加工技术发展及应用
二、镁合金塑性加工技术的发展
1、优点与缺点
镁合金塑性加工技术的优点在于：首先，通过塑性变形可以显著提高镁合金 材料的强度和韧性；其次，塑性加工技术可以生产出复杂形状和规格的零件，满 足各种应用需求；最后，镁合金塑性加工技术有助于实现材料的轻量化，节约能 源消耗。
然而，镁合金塑性加工技术也存在一些缺点。主要包括：镁合金在高温下容 易氧化，产生表面缺陷；镁合金的晶粒较大，影响其塑性和韧性；此外，镁合金 塑性加工技术的生产成本较高，需要进一步降低成本。
2、工艺参数
工艺参数是影响镁合金塑性加工质量的关键因素。常见的工艺参数包括变形 温度、变形速度、应力状态、模具结构等。通过调整工艺参数，可以优化制品的 力学性能和显微组织。
3、质量控制
为了保证镁合金塑性加工产品的质量，需要进行严格的质量控制。主要包括 原料验收、生产过程控制、成品检验等环节。通过实施全面的质量控制，可以确 保最终产品的质量符合要求。
2、研究现状
近年来，研究者们针对镁合金塑性加工技术的缺点进行了大量研究。在防止 镁合金氧化方面，采用表面涂层、气氛保护等方法降低氧化速率。在细化晶粒方 面，通过添加合金元素、优化热处理工艺等手段，实现晶粒的细化。在降低成本 方面，研究新型的加工设备和工艺，提高生产效率，降低生产成本。
此外，有限元模拟方法也被广泛应用于镁合金塑性加工技术的优化设计中， 为实际生产提供了重要的理论指导。
六、结论
镁合金塑性加工技术作为一种先进的金属加工技术，具有广阔的应用前景和 发展空间。通过不断的研究和创新，我们可以提高镁合金塑性加工技术的性能和 质量，拓展其应用领域，为现代社会的各个领域提供更优质、更轻量化、更环保 的材料解决方案。
参考内容
引言
镁合金作为一种轻质、高强度的金属材料，被广泛应用于汽车、航空航天、 电子产品等领域。为了满足不同领域的需求，对镁合金塑性加工技术的掌握显得 尤为重要。本次演示将详细介绍镁合金的塑性加工技术，包括加工方法、工艺参 数、质量控制等，以期为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
镁合金板材拉伸实验塑应变比与加工硬化指数的研究论文
镁合金板材拉伸实验塑应变比与加工硬化指数的研究论文毕业论文任务书第1页第2页摘要镁及其合金是目前最轻的金属结构材料，具有比强度和比刚度高、吸震性强、导热性好、电磁屏蔽效果好、机加性能优良、零件尺寸稳定等优点，在航空、航天、汽车、电子、家电等领域应用极广。
国内外研究者和生产者一直致力于镁合金成形工艺和方法的研究。
其独特的力学行为使加工工艺较为复杂和困难。
为了提高镁合金产品的加工精度和成品率，需要对其化学成分和力学性能及各影响因素进行分析。
本论文通过采用单向拉伸实验，在DNS200微机控制电子万能试验机上测定了AZ31镁金板料在一定速度下的力学性能,并分析了其特点和原因。
利用实验测出的镁合金板料的拉伸前后宽度和厚度算出镁合金板料的塑形应变比r和加工硬化指数n。
计算结果表明：在沿轧制方向450方向镁板的塑形应变比r最大，沿轧制方向00方向最小；在沿轧制方向900的镁板加工硬化指数n值最大，00方向的n值最小。
关键词：镁合金；塑形应变比；加工硬化指数ABSTRACTMagnesium and its alloys are the lightest metal structural materials at present. And they have many advantages such as high specific strength and specific rigidity, strong absorption shock resistance, good heat conduction, good electromagnetic shielding, excellent mechanical machining performance, stable part dimension etc. They have been widely used in the fields of aviation, aerospace, automobile, electronic and appliance industry. Many experts and producers have been devoted to the study on the forming technology for Magnesium Alloy home and abroad. Its unique mechanics behavior makes processing technology more complex and difficult. In order to improve the machining precision of the magnesium alloy products and yield, need to its chemical composition and mechanical properties and the influence factors were analyzed. The paper by uniaxial tensile test, and measured the mechanical properties of AZ31 magnesium gold sheet under a certain speed in DNS200 computer control electronic universal testing machine, and analyze its characteristics and causes.Before and after the use of the experimentally measured tensile magnesium alloy sheet width and thickness to calculate the magnesium alloy sheet metal shaping strain than r and work hardening exponent n.The results show that: magnesium plate along the rolling direction and the direction of 45 ° shaping strain ratio r, 0 ° direction along the rolling direction; largest magnesium plate hardening exponent n value along the rolling direction of 90 °, 0 °the direction of the minimum value of n.Key words:Magnesium alloy , Plastic strain ratio , Work hardening index目录第一章绪论 (1)1.1镁及镁合金 (1)1.1.1镁及镁合金 (1)1.1.2镁合金的应用及前景 (3)1.1.3镁合金的基本成型工艺 (4)1.2镁合金力学性能 (5)1.2.1拉伸力学性能 (5)1.2.2塑性应变比 (6)1.2.3 拉伸应变硬化指数 (8)1.3 n值r值的研究进展 (10)1.4本文的研究意义及内容 (11)第二章实验方法 (13)2.1实验材料及设备 (13)2.2实验内容及方法 (15)第三章实验数据与计算结果 (17)3.1 0°方向的数据与计算结果 (17)3.2 45°方向的数据与计算结果 (23)3.3 90°方向的数据与计算结果 (29)3.4 总结分析 (34)参考文献: (37)附录一：英文原文 (38)附录二：外文资料翻译 (51)第一章绪论镁合金板材因其密度低、比强度和比刚度高、导热性好、电磁屏蔽效果佳等特点被广泛应用于交通、家电和通讯等工业和民用领域。
镁合金强塑性变形的研究进展
累积叠轧（Accumulative roll bonding, ARB）工艺原理如图 1 所示 ：将两块长宽相等、厚度均为 h 的板材表面处理并固定在一 起，加热后轧制成厚度为 h 的板材。再将轧制后的板制备成尺寸 相等的两块板，继续轧制，直至达到所需变形量。在 ARB 变形过 程中，如果忽略板材在变形过程中的宽展，则材料在变形前后尺 寸几乎无变化，因此理想状态下，可以获取相当大的总应变量。 与其他剧烈塑性变形技术相比，ARB 变形工艺简单，成本低，不 需要特殊的设备或模具，生产效率高，容易实现工业化生产。
性和发展方向。
关键词 ：强塑性变形 ；镁合金 ；等通道转角挤压 ；累积叠轧 ；高压扭转 ；多向锻造
中图分类号 ：TG319 文献标识码 ：A
文章编号 ：11-5004（2019）02-0280-2
由于镁合金具有密度低、比强度高、阻尼减震性和生物兼容 性好等优点，使得镁合金在交通、医疗、电子、军工等领域得到 普遍使用，且使用趋势不断扩大。但在使用及研究过程中，镁合 金的不足之处也逐渐显现出来，其缺点主要包括塑性较差、绝对 强度低、耐腐蚀性差等，这些缺点限制了镁合金的应用和发展。 大量试验结果显示，细化镁合金的晶粒可以激活棱柱面滑移系 等，有效改善其塑性加工成形性能，同时提高其综合力学性能。
收稿日期 ：2019-02 作者简介 ：任晨辉，女，生于 1985 年，汉族，河南辉县人，硕士研究生，工程师， 研究方向 ：有色、黑色金属材料加工工艺设计、工艺研究及工程管理。
改善变形镁合金塑性的研究进展
改善变形镁合金塑性的研究进展*任红霞,刘长瑞,张 娟,鞠克江(西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安710055)摘 要:综述了变形镁合金的基本塑性变形特征,变形镁合金常温下因塑性较差限制其发展,故改善变形镁合金的塑性成为变形镁合金研究与应用中急需解决的重点。
细化晶粒、提高变形温度和超塑性变形等方法可以显著提高变形镁合金的塑性,本文介绍了以上2种方法改善变形镁合金塑性的最新研究进展。
关键词:变形镁合金;塑性变形;晶粒细化;超塑性中图分类号:T G146 文献标志码:A镁及镁合金是21世纪轻量化材料,其比重轻,比强度和比刚度高,阻尼性、导热性、切削加工性和铸造性好,具有电磁屏蔽能力强、尺寸稳定、资源丰富、容易回收等一系列优点,其开发和应用受到越来越多的关注,成了 最年轻的金属结构材料之一[1]。
目前,镁合金的应用主要是以模铸、压铸等工艺生产产品,但产品容易出现晶粒粗大、组织太致密、成分偏析且力学性能偏低等缺陷,不能充分发挥镁合金的性能优势。
与铸造镁合金相比,变形镁合金晶粒细小,无偏析和微观孔洞,具有优良的综合性能以及较高的强度、塑形和韧性。
此外,众多领域所需板材、棒材、管材和型材等重要结构材料只能用塑性成型工艺生产,但是镁合金塑性较差、成形困难及成材率低成为变形镁合金加工与应用的瓶颈,因此改善变形镁合金的塑性成为其应用中急需解决的关键技术之一。
细化晶粒、提高变形温度和超塑性变形可以显著改善镁合金的塑性,是较有前景的塑性改善方法。
本文从以上3个方面介绍了变形镁合金塑性改善的研究进展,并指出塑性变形技术进一步的发展方向。
1 变形镁合金的塑性变形特征镁合金属于密排六方晶体结构,对称性低,室温下滑移系少,塑性变形时只有基面滑移和角锥面孪体质量分数容易偏低。
通过观察,固体质量分数过低,达到工艺范围下限时漆膜会出现缩孔,因此应定期向槽液内补加高浓度颜料浆与树脂,保持电泳漆的固体质量分数在工艺要求范围内,保持在工艺范围的中限较好。
变形镁合金的研究_开发及应用
第13卷第2期V ol.13N o.2中国有色金属学报The Chinese Journal of N onferrous Metals2003年4月Apr. 2003文章编号:10040609(2003)02027712变形镁合金的研究、开发及应用①余琨,黎文献,王日初,马正青(中南大学材料科学与工程学院,长沙410083)摘 要:综述了国内外主要的变形镁合金材料的基本特性、力学性能和应用领域,介绍了目前变形镁合金材料的研究现状和进展,以及制备高性能变形镁合金材料的新工艺,探讨了镁合金的合金化原理和主要合金元素在变形镁合金中的作用,重点阐述了稀土元素对变形镁合金性能的影响及稀土镁合金的研究与进展。
塑性变形与热处理工艺相结合,可获得高强度和优良延展性、更多样化性能的镁合金结构材料。
变形镁合金将成为21世纪重要的商用轻质结构材料。
关键词:镁合金;塑性变形;稀土中图分类号:TG146.22文献标识码:A 金属镁及其合金是迄今在工程中应用的最轻的结构材料[1]。
在元素周期表中,镁的原子序数为12,属ⅡA族碱土金属。
纯镁的密度为1.736×103 kg/m3,普通镁合金的密度为(1.3～1.9)×103kg/ m3[2,3],最轻的镁合金(Mg2Li合金)的密度仅为0.95×103kg/m3,可漂浮于水上[3,4]。
常规镁合金比铝合金轻30%～50%,比钢铁轻70%以上,应用在工程中可大大减轻结构件质量。
同时,镁合金具有高的比强度和比刚度,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。
图1对比了几种典型金属结构材料与非金属材料的比强度和比刚度。
可见镁合金具有优良的力学性能,特别适用于轻质结构件。
镁的这些优点使其被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”[5～7],并将成为21世纪重要的商用轻质结构材料。
1 镁及变形镁合金的开发与应用镁可以应用的领域十分广泛(如图2所示)[3],但目前其主要的应用方式是作为铝合金的添加剂,因此镁合金的开发和应用还具有很大的发展潜力。
变形镁合金的研究与应用
页眉内容变形镁合金的研究与应用一、研究的必要性随着人类文明依赖的部分金属、能源矿产资源趋于枯竭，人类对生存环境恶化的日益关注，降低能源消耗，提高能源利用率，减少环境污染，开发利用新型材料能源，保证人类文明的可持续发展成为当今世界面临的十分重要而紧迫的问题。
镁是地球上储量丰富的轻金属元素，镁合金作为最轻质的商用金属工程结构材料，具有比强度和比弹性模量高、阻尼吸震降噪性能优越、铸造成型性好、机加工和表面装饰性能良好、易于回收利用等特点，被誉为“21世纪绿色结构材料”，成为汽车、摩托车等交通工具、计算机、通讯、仪器仪表、家电、轻工、军事等行业的重要选材。
我国是镁资源大国，可利用镁资源储量占世界的70%。
目前，我国原镁产量居世界首位，占全球产量的40%。
由于国内还没有形成镁加工产业体系，应用领域的开拓更为滞后。
2000年全国原镁产量约为20万吨，其中80%以上作为初级原料低价出口。
该现状致使我国镁工业在发展中迅速转变为依赖廉价出口低附加值原材料的工业，浪费了国家宝贵的自然矿产资源。
为了将我国的镁资源优势化为技术和经济优势，推动我国镁资源的合理开发利用，国家已将“镁合金应用及产业化”列为“十五”攻关项目重大专项，在“863”科技计划中将“先进镁合金及应用技术”列为新材料技术领域“高性能结构材料技术”专项的重点专题。
镁合金产品的加工和应用在国际上近几年刚刚形成需求市场，主要市场在欧盟、北美、日本和韩国等地方。
就镁合金产品国际市场需求来看，市场容量大、层次多，特别是变形镁合金产品具有较大的市场潜力。
目前，世界各国均十分重视变形镁合金的研究与开发，将变形镁合金产品的加工视为一个国家有色金属加工水平的重要标志。
目前，中央在世纪之交作出了“西部大开发”的战略决策，旨在利用西部资源丰富、地域广阔的优势保持国民经济的稳定高速增长，推动国家经济的平衡发展。
这给西部发展提供了千载难逢的历史机遇。
在这一政策和重庆市政府、各科研研究院所等的相互配合和积极努力下，我市近两年来围绕着镁合金应用技术的研究和新产品的开发开展了系列工作，取得了令人可喜的成效，试制生产了十几种镁合金板、管、型材、研发力度的步伐均已走在了国内其它省市的前列。
文章-镁合金板冲压成形性能实验研究
镁合金板冲压成形性能实验研究邓明，许洪斌，刘峰（重庆工学院，重庆400050；电话：68667384）摘要：通过实验，研究了镁合金板的胀形、扩孔、拉深以及拉深+胀形复合性能，对这一新材料的冲压变形规律有了一定认识，得到了一些有实用价值的数据。
关键词：镁合金，冲压，变形，性能。
1.引言虽然镁合金的主要成形方式为压铸成形，但用塑料成形的形式对镁合金进行加工，也是许多镁合金产品的需要。
在镁合金的塑性成形设计时，大量的成形参数不能从手册中查到，这严重阻碍了这类新材料的塑性加工技术的发展和镁合金产品的推广应用。
为此，我们用特制的模具，在GBS—60数显半自动杯突试验机上对镁合金板AZ31进行了胀形、扩孔、拉深和锥杯实验，以期得到这种新材料的冲压性能参数。
2.试验内容及方法拉深成形性能试验项目及指标详见表1，2．1杯突试验（Cupping testing method）杯突试验——即埃利克森试验是由埃利克森（Erichsen）于1914处提出来的，目的是为了实验板金的拉深性能，试验是用端部为球形的冲头将夹紧的试样压入压模内，直到出现穿透裂纹为止，所测量的濒临破裂时刻的杯突深度即为试验结果，杯突什以IE表示。
有时还将测出的破裂前加在凸模上的作用力作为参考。
试验模具结构如图1。
测量试样孔径的最大值和最小值，用它们计算扩孔率（图3）。
预制孔的大小是由试冲得出,为仅生孔边破裂的较小值.实验原理和模具见图2所示.2.3拉深试验(drawing test)本试验研究金属薄板拉深成形性能,用极限拉深比或极限拉深系数表示。
本试验采用不同直径的试样，并逐级改变直径进行试验，以测出拉深杯体底部圆角附近的壁部不产生破裂时允许使用的最大试样直径，并用它计算极限拉深比和极限拉深系数。
根据试验要求制造各个不同直径的板料，并且要求直径级差分组按相邻两组试样的直径级差为1.00mm进行。
试验模具如图3。
压边力的确定：不允许压边圈下面的试样材料起皱，但必须保证它们能够在凸模的拉深力作用下发生流动变形。
镁合金挤压剪切复合变形的组织与性能研究的开题报告
镁合金挤压剪切复合变形的组织与性能研究的开题
报告
一、研究背景
随着工业化进程的加速，镁合金作为一种新型轻质材料，受到了广
泛关注。
但是，镁合金的塑性变形能力比较差，制约了其在工业领域的
应用。
因此，如何提高镁合金的塑性变形能力，是当前镁合金研究领域
的热点问题。
目前，已有许多研究证实，通过挤压剪切复合变形可以明显提高镁
合金的塑性变形能力。
同时，该方法还可以使材料组织均匀化、晶粒细
化和生成高密度的位错和转角。
但是，目前对于镁合金挤压剪切复合变
形机理的研究仍然不够深入，且对于材料的微观组织与力学性能的研究
也没有得到充分的探究。
二、研究内容
本研究拟选取常用的AZ31B镁合金为研究对象，以挤压剪切复合变形工艺为手段，对镁合金的组织与性能进行研究。
具体内容如下：
1. 选择合适的挤压剪切复合变形工艺参数，并对制样过程进行优化。
2. 利用金相显微镜和透射电子显微镜等手段，对材料的微观组织、
晶粒细化和位错等进行定量和定性的表征。
3. 利用万能试验机和硬度计等手段，对材料的力学性能进行测试和
分析，并探究材料力学性能与微观组织的关系。
4. 将研究结果与传统热加工方法制备的镁合金材料进行对比，评估
挤压剪切复合变形工艺的优越性。
三、研究意义
本研究将有助于深入探究镁合金挤压剪切复合变形的机理，揭示其对材料组织和性能的影响规律，并为探究新型轻质合金材料的制备及应用提供理论和实验基础。
同时，研究结果还可以为工业领域的轻量化设计提供新思路和新材料。
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X射线衍射分析在镁合金塑性成形研究中的应用现状摘要：X射线衍射分析在镁合金塑性成形中已经得到了广泛的应用，这里综述了X射线衍射分析在变形镁合金物相分析以及晶体取向分析等方面的应用，最后展望了X射线衍射分析在镁合金塑性成形，尤其是精密塑性成形中的广阔的应用前景。
关键字：X射线衍射分析,镁合金,塑性成形，物相分析，晶体取向分析科技与经济的发展，要求材料工业必须处于领先地位。
为提高材料性能、挖掘材料潜力、扩大材料应用范围及研制新材料，人们越来越把注意力集中到研究材料的微观性质上，因为任何材料的宏观性能都是由其微观组织结构决定的。
常规的光学金相法近年来虽有重大改进，但其分辨率受光波衍射的限制，只能提供微米数量级的形貌图象，不能把显微形貌、成分和结构分析有机地结合起来。
然而，应用现代分析测试仪器和方法，就能精确地在材料微观尺度的区域内同时取得显微形貌、成分和结构及性能等各方面的信息，进行综合分析，确切地鉴定材料的组织结构本质。
材料现代测试分析技术是关于材料成分、结构、微观形貌与缺陷等的现代分析、测试技术及其有关理论基础的科学。
它不仅包括材料（整体的）成分、结构分析，也包括材料表面与界面分析、微区分析、形貌分析等诸多内容。
此外，材料现代测试分析技术还有助于创立新的理论，发明新的技术和方法。
科学技术上的重大成就和科学研究新领域的开辟，往往是以测试方法和仪器的突破为先导，“在诺贝尔物理和化学奖中，大约有四分之一是属于测试方法和仪器创新的”。
材料分析是通过对表征材料的物理性质参数及其变化（称为测量信号或特征信息）的检测实现的。
即材料分析的基本原理是指测量信号与材料成分、结构等的特征关系。
此外，通过采用各种不同的测量信号（相应地具有与材料的不同特征关系）形成了各种不同的材料分析方法[1]。
基于电磁辐射及运动粒子束与物质相互作用的各种性质建立的各种分析方法已成为材料现代测试分析方法的重要组成部分，其中，X射线衍射分析（XRD）已逐步发展成为一种极其重要的材料现代测试分析方法并广泛应用于金属材料、无机非金属材料和有机材料的结构以及性能研究当中。
1.X射线衍射分析（XRD）理论简介X射线衍射，即X射线照射晶体，晶体中电子受迫振动产生相干散射，同一原子内电子散射波相互干涉形成了原子散射波，各原子散射波相互干涉，在某些方向上一致加强，即形成了晶体的衍射波。
X射线是一种波长很小的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光，使照相乳胶感光，使气体电离等。
用高能电子束轰击金属靶材产生X射线，它具有与靶中元素相对应的特定波长，称为特征（或标识）X射线。
如通常使用的靶材对应的X射线的波长大约为1.5406埃。
考虑到X射线的波长和晶体内部原子面间的距离相近，1912年德国物理学家M.von Laue提出一个重要的科学预见：晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即当一束 X射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。
分析在照相底片上得到的衍射花样，便可确定晶体结构。
这一预见随即为实验所验证，证明了X射线具有电磁波的性质，成为X射线衍射学的里程碑。
当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有X射线衍射分析相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关。
这就是X射线衍射的基本原理[1]。
2.镁合金塑性变形工艺简介金属镁及其合金是目前可应用的最轻的金属结构材料之一，其比强度、比刚度高，阻尼减震性、导热性、静电屏蔽性及机械加工性好，在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。
它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性[2]。
因此被广泛应用于航空、航天、汽车、计算机、通讯、家电和国防工业中。
随着现代化大规模生产的发展,各种少无切削新工艺应运而生。
近年来, 锻压、挤压工艺突破了毛坯生产的范畴,人们能生产出不少接近成品的冷锻成形件, 其表面品质好, 机械加工余量少,尺寸精度高。
金属精密塑性成形技术应用而生，并且是值得各行各业重视的一门发展中的先进技术[3,4]。
金属精密塑性成形是金属材料通过精密塑性加工的的方法获得精化毛坯或最终产品零件的加工工艺。
金属精密塑性成形技术是新材料技术、现代模具技术和精密测量技术与传统的锻造、挤压、冲压等工艺方法相结合的产物。
它使加工的制品达到或接近最终零件产品的形状和尺寸，实现质量和性能的优化，缩短制造周期和降低成本[5,6]。
变形镁合金一般是指可用挤压、锻造等塑性成形方法加工成形的镁合金。
与铸造镁合金相比，镁合金热变形后微观组织结构得到细化，消除了铸造产生的缺陷，产品具有更高的强度、更好的延展性，其大大提高的综合性能能够满足更多样的结构件的需求。
变形镁合金由于具有这些优点，这些年得到广泛的关注并取得了长足的发展[7,8]。
3.XRD在镁合金塑性变形工艺中的应用X射线衍射现象发现后，很快被用于研究金属和合金的晶体结构，如A.Westgren于1922年证明了α、β和δFe均为立方结构，β-Fe并不是一种新相；而铁中的α→γ转变实质上是由体心立方晶体转变为面心立方晶体，从而最终否定了β-Fe硬化理论。
随后,在用X射线测定众多金属和合金的晶体结构的同时，X射线衍射分析在相图测定以及在固态相变和范性形变研究等领域中均取得了丰硕的成果。
如对超点阵结构的发现，推动了对合金中有序无序转变的研究；对马氏体相变晶体学的测定，确定了马氏体和奥氏体的取向关系；对铝铜合金脱溶的研究等等。
目前 X射线衍射已经成为研究晶体物质和某些非晶态物质微观结构的有效方法。
在金属中的主要应用有物相分析、精密测定点阵参数、固溶体分析、晶粒大小的测定、应力测定、晶体取向的测定以及研究相变机理并绘制合金相图等诸多方面。
在镁合金塑性变形领域，X射线衍射分析主要用于物相分析以及挤压变形后晶体取向的分析等[9-11]，下面将结合镁合金塑性变形加工实例加以具体介绍。
3.1 利用XRD对变形镁合金进行物相分析XRD物相分析可分为定性分析和定量分析。
定性分析的目的是鉴定待测样品由哪些物相组成。
在金属材料及热处理领域中，很多问题涉及这种测试。
如钢中的碳化物，夹杂物，合金中的析出相，化学热处理的物相分析等。
定量分析是求出各物相的相对量，如淬火钢中残余奥氏体量的测定等。
吴安如，夏长清等[12]制备了三种不同成分的稀土镁合金，研究稀土(RE)元素铈(Ce)、钕(Nd)和钇(Y)对镁合金铸态组织、力学性能尤其是高温力学性能的影响。
采用X射线衍射(XRD)仪对3种稀土镁合金铸态组织进行了物相分析，分别得到了三种不同成分的稀土镁合金的相组成物，并进行了横向对比。
肖华强等[13]采用X 射线衍射(XRD)分析了挤压铸造AZ81合金在铸态(F)、固溶态(T4)及固溶时效态(T6)下的物相组成（如图1所示）。
从图1可以看出，铸态AZ81主要由α-Mg 相和β-Mg 17Al 12相组成；而经固溶处理的XRD 谱中只存在α-Mg 相的峰，而未出现β-Mg 17Al 12相的峰，合金中β-Mg 17Al 12相溶解，而成为单相α-Mg 固溶体组织；在固溶时效处理的XRD 谱中除了存在α-Mg 相的峰外，重新出现了β-Mg 17Al 12相的峰，这与合金经固溶时效处理后组织中重新析出β相一致。
图l 铸态及热处理状态下AZ81镁合金的XRD 谱(a 挤压铸造：b 固溶处理；c 固溶时效) 廖慧敏等[14]为改善挤压铸造AZ81镁合金组织的不均匀性，对铸态试样进行均匀化热处理。
采用X 射线衍射仪对AZ81镁合金的物相进行了分析（图谱如图2所示）。
可以看出，铸态AZ81主要由α-Mg 相和β-Mg 17Al 12相及少量的Al 8Mn 5相组成；而经固溶处理的XRD 谱中只存在α-Mg 相和Al 8Mn 5相峰，未出现β-Mg 17Al 12相峰，AZ81镁合金中β-Mg 17Al 12相溶解，而由α-Mg 固溶体和少量的Al 8Mn 5相颗粒组成。
这与肖华强等[13]的试验结果互为印证。
图2 挤压铸态及均匀化处理态AZ81合金的XRD 图谱3.2 利用XRD测定变形镁合金中的晶体取向半导体材料，磁性材料，激光材料的单晶体，其取向可用X射线法测定。
在金属学中，可通过晶体取向研究材料的滑移，孪生过程，亦可测定沉淀相从基体析出时的惯习面。
总之，用X射线衍射法可获得有关结构的最完整信息。
变形镁合金在铸造后往往通过挤压、轧制及锻造等变形方式以细化组织、改善合金的结构和提高合金的性能。
但镁合金在变形后必然会在合金内产生择优取向即织构，而织构的存在必然对合金的性能产生显著的影响，并导致镁合金挤压板材在不同取向上，力学性能表现出很大的不同，即出现性能各向异性[15,16]。
镁合金在常温下变形时，由于变形温度较低，首先启动的滑移系只有基面{0001}上的滑移系，而棱柱面{101-0}和棱锥面{101-1}上的滑移系只有在温度较高或分切应力较大的情况下才能启动。
因此镁合金中织构对合金性能的影响较大，大于织构对其他晶体结构如铝合金性能的影响[17]。
研究镁合金在变形过程产生的织构、明确织构产生的原因及织构对合金性能的影响，就可以对镁合金的变形加工提供理论依据，达到消除织构或控制织构的目的，从而改善合金的性能以适应不同场合结构件的使用要求。
织构的研究手段主要有X射线衍射分析、中子衍射分析和电子背散射衍射技术（EBSD），其中X射线衍射分析得到的是材料宏观上的晶体晶面的择优取向[18,19]。
变形镁合金在热挤压过程中，通过再结晶细化了材料的组织结构并形成明显织构，这里以AZ80镁合金为例进行说明[2]。
AZ80镁合金中铝的含量较高，约为8%（质量分数），从而在镁基体中析出了Mg17Al12相。
因此AZ80镁合金的结构除了密排六方结构的基体外，还有β相，从而导致AZ80镁合金在挤压后的再结晶过程与其他镁合金有所不同，并形成不同的织构，对材料机械性能的影响也完全不同[20,21]。
由于合金在挤压过程中产生了择优取向，因此对AZ80镁合金的铸态组织及ND、TD和ED面（以下使用ND、TD和ED面代表挤压板的三个表面）的挤压态组织做了X射线衍射分析。
ND图3 挤压镁合金取样示意图由挤压后的XRD图谱可以看到，AZ80镁合金在热挤压前（铸态）X射线衍射的最强峰为{101-1}晶面，次强峰为{0002}晶面，第三强峰为{101-0}晶面。
挤压后ND面上最强峰为{0002}晶面，次强峰为{0004}晶面，第三强峰为{101-1}晶面。
将这些峰值代表的晶面与强度比值与镁的XRD标准粉末衍射卡进行比较，以确定合金中是否存在某个晶面的择优取向，比较结果列于表1。