高固相率MB15镁合金半固态压缩力学行为研究
Mg-15Al合金细化及半固态成形研究的开题报告
Mg-15Al合金细化及半固态成形研究的开题报告一、研究背景及意义Mg-15Al合金具有良好的综合性能和成形性能，在航空、汽车、电子等领域有着广泛的应用。
Mg-15Al合金的显微组织结构和晶粒尺寸是影响其力学性能的主要因素之一。
因此，如何有效地细化Mg-15Al合金的晶粒尺寸，提高其力学性能成为研究的重点。
半固态成形技术是一种有效细化合金晶粒尺寸的方法，可在较短时间内获得细小且均匀的晶粒尺寸，提高合金的成形性能，因此，研究Mg-15Al合金的半固态成形技术具有重要的意义。
二、研究内容和方法本研究主要包含以下内容：1. Mg-15Al合金半固态成形工艺的优化。
通过调整半固态成形温度、等静压力、保温时间等工艺参数，优化Mg-15Al合金的半固态成形工艺，获得细小且均匀的晶粒尺寸。
2. Mg-15Al合金的晶粒细化研究。
采用金相显微镜、SEM等手段对不同工艺参数下制备的Mg-15Al合金样品的显微组织结构和晶粒尺寸进行分析，探究半固态成形工艺对Mg-15Al合金晶粒细化的影响。
3. Mg-15Al合金半固态成形零件性能测试。
通过拉伸试验、硬度测试等手段对不同工艺参数下制备的Mg-15Al合金半固态成形零件的力学性能进行测试，研究半固态成形工艺对Mg-15Al合金零件性能的影响。
本研究将主要采用实验研究的方法，结合多种手段对Mg-15Al合金半固态成形技术进行优化，研究Mg-15Al合金晶粒细化机制及半固态成形对其力学性能的影响规律。
三、预期结果及意义预计通过研究得到以下成果：1. Mg-15Al合金的半固态成形工艺优化，获得细小且均匀的晶粒尺寸。
2. 深入探究半固态成形工艺对Mg-15Al合金晶粒细化的影响机制，揭示晶粒细化规律。
3. 研究半固态成形工艺对Mg-15Al合金零件力学性能的影响，为实际工程应用提供可靠的基础数据参考。
本研究的成果将有助于提高Mg-15Al合金的性能，并推动其在航空、汽车、电子等领域的应用。
MB15镁合金板材的超塑性能研究
Zn
Zr
Mn
5～6
013～019
011
Mg 余量
表 2 ( MB15) 镁合金的机械性能
加工状态 轧制
σb ( MPa) 270
力学性能 σs ( MPa)
160
δ ( %) 8
超塑性拉伸试验的试样沿轧制方向下料 , 标距 长度为 15mm , 宽度为 6mm 。
率拉伸 ; 同时采用拉伸速度突变法测定 MB15 镁合 金的 m 值 。试验结果表明 : MB15 镁合金在 280～ 400 ℃这段较宽的温度范围和 ε· = 5156 ×10 - 4～5156 ×10 - 3s - 1的初始应变速率范围内 , 均显示出较高的 超塑性指标和较低的流动应力值 , 并有较为理想的 应变速率敏感指数 m , 特别是 340 ℃时有最大的延 伸率 δ和应变速率敏感指数 m 。现仅将该温度下的 试验数据 , 绘制出如图 2 、3 、4 所示的曲线 。
3 陈拂晓 , 杨蕴林 , 上官林建等 1 MB26 镁合金的超塑性与超塑挤 压研究 1 热加工工艺 , 2001 (4) : 16～17
4 陈浦泉编著 1 组织超塑性 1 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学出版社 , 19881
图 6 340 ℃不同应变速率下拉伸件的显微组织 (a) ε·= 5156 ×10 - 4s - 1 , (b) ε·= 5156 ×10 - 3s - 1 ,
(c) ε·= 5156 ×10 - 2s - 1
三 、结论
(1) 对于晶粒度为 519μm 的轧制态 MB15 镁合 金 , 在 280 ～ 400 ℃较宽的温度范围和 ε· = 5156 × 10 - 4s - 1～5156 ×10 - 2 s - 1 的初始应变速率范围内均 能呈现超塑性 。在最佳变形条件 340 ℃, 应变速率ε· = 5156 ×10 - 4 s - 1 时 , 应变 速 率 敏 感 指 数 m 值 为 0151 , 延伸率δ为 415 % , 流动应力σ仅为 11M Pa 。 观察试件无明显颈缩 , 在变形过程中保持了均匀变 形。
镁合金挤压及其力学性能研究
随温度降低而降低。如有一Ｂ含量大于Ｂ。的合
ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｍｏｄｅｒａｔｅ ｅｘｌｎｌｄａｂｉｌｉｔｙ ｗｈｅｎ ｈｅａｔｅｄ ｔｏ ２３０＂Ｃｏｒ ｈｉｇｈｅｒ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ ｅｘｔｒＢｄｅｄ ｒｏｄｓ ｅｎｄ ｂａｒｓ ｈａｖｅ ｇｏｏｄ ｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄ
20030305
沈阳工业大学硕士学位论文
摘要
本文研究了ＡＺ９１、ＡＺ６１及几种含锆镁合金的挤压性能，结果表明尽管镁合金具有 密排六方结构，室温下滑移系较少，塑性较差，但在加热到２３０℃以上时仍表现出良好 的可挤压性。在本实验参数下，挤压出的杆材和板材表面良好，尺寸符合设计要求。
本文对挤压态镁合金杆材和板材进行了热处理，然后做了显微组织分析和力学性能 测试。结果表明挤压后的镁合金综合力学性能明显高于铸态，抗拉强度较铸态提高 ５０ＭＰａ以上，屈服强度提高３０ＭＰａ以上。延伸率提高５％以上：挤压后的镁合金显微组织 均匀细小，平均晶粒度在１５ ｐ ｍ以下，而挤压前的铸态组织晶粒度在８０ ｕ ｍ以上：热处 理对挤压态镁合金力学性能的影响因合金牌号不同而不同，对于ＡＺ９１板材而言，Ｔ４、 Ｔ６处理均降低其力学性能，挤压后Ｆ态性能最佳，而其它几种含锆合金Ｔ６态要好于Ｆ 态：断口分析表明ＡＺ６１板材的横向拉伸断口与纵向断口形貌有很大不同，横向断口韧 窝呈细条状，而纵向断口呈大小和深浅不一的圆形韧窝，这种断口形貌的差异证明材料 在挤压过程中晶粒有择优取向。其它几种镁合金挤压态断口皆表现为韧性断裂的特征， 室温断口与高温断口特征基本相同，分析表明由于挤压态镁合金室温塑性已经很好，所 以尽管高温下镁合金塑性进一步提高，但断口特征较室温下并无明显变化。
半固态等温热处理复合挤压对Mg-15Gd-1.7Ni镁合金微观组织及硬度影响
半固态等温热处理复合挤压对Mg-15Gd-1.7Ni镁合金微观
组织及硬度影响
施晓文;刘秋媛
【期刊名称】《生物化工》
【年(卷),期】2024(10)2
【摘要】半固态等温热处理复合挤压是通过改善镁合金组织结构强化其力学性能的一种重要工艺方法。
本文研究不同保温温度和保温时间对Mg-15Gd-1.7Ni镁合金微观组织晶粒尺寸、形貌和液相分数变化的影响,分析铸态直接挤压﹑半固态挤压和半固态处理水淬后挤压3种状态下镁合金的微观组织及硬度。
结果表明,经过半固态热处理后的镁合金中的α-Mg相晶粒变得细小、圆整,分布也较为均匀,同时复合挤压工艺改善了硬度在垂直挤压和挤压方向上的不均匀性。
【总页数】5页(P68-71)
【作者】施晓文;刘秋媛
【作者单位】吉安市科技创新发展中心
【正文语种】中文
【中图分类】TG146
【相关文献】
1.挤压态AZ61-xSm镁合金在半固态等温热处理中的Al_2Sm相演化和分布（英文）
2.等通道转角挤压AZ91D镁合金在半固态等温热处理过程中的组织演变
3.等
径道角挤压预变形AZ61镁合金在半固态等温处理中的微观组织演变（英文）4.半固态等温热处理对Mg-7Zn-1Cu-0.3V镁合金非枝晶组织的影响
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Mg-Al系镁合金半固态坯料制备及触变挤压研究
Mg-Al系镁合金半固态坯料制备及触变挤压研究王迎;姜巨福;孙毅;曲建俊;杜之明;罗守靖【期刊名称】《特种铸造及有色合金》【年(卷),期】2009(0)11【摘要】采用拉伸试验机、金相显微镜和等径道角挤压等试验方法对Mg-Al系镁合金半固态坯料制备及触变挤压过程进行了研究。
结果表明,等径道角挤压工艺对Mg-Al系镁合金有很好的应变诱导效果。
经过等径道角挤压的Mg-Al系镁合金力学性能高,晶粒细小。
等径道角挤压+等温处理方法制备的Mg-Al系镁合金半固态坯的微观组织晶粒细小,球化程度高,微观组织非常均匀。
生产的AZ61、AZ80、AZ91D和AM60镁合金角框零件的微观组织细小,抗拉强度分别达到306.8、308.3、299.8、321.6MPa。
伸长率分别达到21.6%、28.4%、14.6%和29.6%。
【总页数】5页(P1019-1023)【关键词】等径道角挤压;Mg-Al系镁合金;半固态坯;触变挤压【作者】王迎;姜巨福;孙毅;曲建俊;杜之明;罗守靖【作者单位】哈尔滨工业大学机电工程学院;哈尔滨工业大学力学博士后流动站;哈尔滨工业大学材料科学与工程学院;哈尔滨工业大学机械工程博士后流动站【正文语种】中文【中图分类】TG249.2;TG146.22【相关文献】1.新SIMA制备坯料触变挤压AZ61镁合金零件的组织与性能 [J], 姜巨福;王迎;柳君;曲建俊;杜之明;罗守靖2.新SIMA制备坯料触变挤压AZ61镁合金零件的组织与性能（英文） [J], 姜巨福;王迎柳君＇，曲建俊2杜之明＇，罗守靖＇;王迎;柳君;曲建俊;杜之明;罗守靖;3.AZ61镁合金半固态触变挤压成形工艺研究 [J], 周冰锋;闫洪4.镁合金半固态触变成形用非枝晶组织坯料制备的研究进展 [J], 杨明波;胡红军;陈健;麻彦龙5.半固态挤压铸造镁合金坯料组织与性能研究 [J], 李东南;陈丁桂;范新凤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
镁合金半固态触变压铸技术研究现状
镁合金半固态触变压铸技术研究现状黄晓锋;胥林营;陈建波;陈娟娟;冯凯【摘要】镁合金半固态成形技术比普通成形技术有许多显著优点,对其展开探讨总结将有助于丰富半固态成形理论,加速半固态成形技术的工业化运用.本文在等温热处理方法制备半固态非枝晶组织取得的成果基础之上,概述了通过等温热处理方法制备镁合金半固态非枝晶组织的进展,总结了半固态等温热处理触变压铸成形技术的现状,指出了镁合金在半固态触变压铸中存在的一些问题,最后展望了镁合金半固态触变压铸的发展趋势.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2010(000)011【总页数】5页(P72-76)【关键词】镁合金;半固态;触变压铸;数值模拟【作者】黄晓锋;胥林营;陈建波;陈娟娟;冯凯【作者单位】兰州理工大学,有色金属合金及加工教育部重点实验室,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,有色金属合金及加工教育部重点实验室,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,有色金属合金及加工教育部重点实验室,甘肃,兰州,730050【正文语种】中文【中图分类】TG113.12;TG292半固态等温热处理作为20世纪90年代中期开发出的一种非枝晶组织的制备方法,改变了传统的非枝晶坯料的制备方式,它是在坯料的二次加热中直接实现组织的非枝晶转变,因而具有工艺简单、效率高等优点。
在半固态合金充填铸型型腔过程中,半固态温度下的合金与全液态相比,卷气几率大为降低,以至经由半固态浆料制备的铸件可进行热处理,这就在很大程序上提高了制件性能。
将具有优异特征的非枝晶组织浆料与具有高速和高压等高效率特征的压铸相结合,引起了科研工作者的很大兴趣。
国外在半固态成形方面的研究起步较早,我国起步较晚,但也取得了一定的成就。
1 半固态成形技术的优点自20世纪70年代初美国麻省理工学院的D.B.Spencer等人开发出半固态成形技术以来,经过科技工作者的不断开发已经成为极具潜力的材料成形新技术[1]。
半固态镁合金
半固态镁合金1. 引言镁合金是一种具有广泛应用前景的轻质金属材料，具有优秀的力学性能和较低的密度，在航空、汽车、电子等领域有着广泛的应用。
然而，传统的镁合金存在一些缺点，如低塑性、易腐蚀等问题，限制了其进一步应用和推广。
为了解决这些问题，半固态镁合金的研究应运而生。
2. 半固态镁合金的概念半固态镁合金是指镁合金在半固态状态下进行处理和加工的一种材料。
半固态处理是通过控制合金的温度和组织状态，使其具有一部分的固态相和流动的液态相，在这种状态下进行加工和成型，最终得到具备良好性能的镁合金材料。
3. 半固态镁合金的制备方法3.1 液态半固态化法液态半固态化法是将镁合金在固液共存温度范围内保持为半固态状态，通过快速冷却固液共存状态下的镁合金，从而制备半固态镁合金。
该方法具有工艺简单、成本低等优点。
3.2 固态半固态化法固态半固态化法是将镁合金在高温下短时间保持为固态，使其发生部分固液共存状态，然后通过加热和变形等方式进行半固态处理。
该方法适用于更多种类的镁合金。
3.3 混合半固态化法混合半固态化法是将固态半固态化和液态半固态化两种方法相结合，通过不同的工艺参数来制备半固态镁合金。
该方法可以根据具体合金的特性和要求进行灵活调整，获得更好的半固态镁合金材料。
4. 半固态镁合金的优势4.1 提高塑性和加工性能半固态镁合金具有更高的塑性和较低的流动应力，可以通过挤压、锻造等加工方式进行成型，得到复杂形状的组件。
4.2 提高强度和韧性半固态镁合金通过控制固相颗粒的细化和分布，使其具备更高的强度和韧性，并且可以通过热处理进一步提高性能。
4.3 减少变形和缩孔缺陷半固态处理过程中，由于材料具有一部分的固态相存在，可以减少成型过程中的变形和缩孔缺陷，提高组件的质量。
4.4 提高耐腐蚀性能半固态镁合金通过固溶处理和热处理，可以获得更均匀的微观组织，从而提高材料的耐腐蚀性能。
5. 半固态镁合金的应用前景5.1 航空航天领域半固态镁合金具有优秀的比强度和耐腐蚀性能，可以用于制造飞机和航天器的结构件和零部件，降低整体重量，提高飞行性能。
电磁搅拌过程中镁合金半固态浆料初生相颗粒的团簇行为
电磁搅拌过程中镁合金半固态浆料初生相颗粒的团簇行为张小立;凌向军;李廷举;谢水生;金云学【摘要】利用旋转电磁场搅拌制备AZ91D镁合金半固态浆料，在570~600℃间不同温度下浇注金属型试样，观察和分析不同固相率铸件的微观组织。
结果表明：较低固相率(fs≤25%)铸件由α-Mg等轴晶和β-Mg17Al12相组成基体组织，初生固相颗粒以松散的聚团形式分散其中；而在相对较高固相率(36%≤fs≤45%)铸件中，浇注温度降低，初生相颗粒数目的剧增和浆料黏度的增大使得初生相颗粒在电磁搅拌形成的黏性剪切作用下相互间发生摩擦和挤压塑性变形，从而在高温条件下焊合形成紧密的团簇结构，且聚团中初生相颗粒间的晶界表现为低能量的直线型晶界。
【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】6页(P2448-2453)【关键词】镁合金;半固态;初生相颗粒;电磁搅拌;团簇行为【作者】张小立;凌向军;李廷举;谢水生;金云学【作者单位】江苏科技大学金属液态成形实验室,苏州 215600; 江苏科技大学材料科学和工程学院,镇江 212003;江苏科技大学金属液态成形实验室,苏州 215600;大连理工大学材料科学与工程学院,大连 116024;北京有色金属研究总院,北京100088;江苏科技大学金属液态成形实验室,苏州 215600; 江苏科技大学材料科学和工程学院,镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】TG146.2;TG249半固态金属加工的核心是生产具有触变性和伪塑性流变特性(剪切变稀)液固两相共存的浆料，这种浆料的结构特征区别于传统铸造工艺中得到的树枝晶结构，而是球形或非枝晶形态的微观结构。
这种建立在球形结构或者说触变性结构上开发出来的新工艺称之为半固态金属加工[1−3]。
对于半固态金属浆料的流变特性，研究人员认为是浆料在外力作用下初生相颗粒间的聚合与离散行为的结果，即在机械搅拌或电磁搅拌作用下初生相颗粒发生分离，而无剪切作用时则形成聚团[4−5]。
半固态触变注射成型镁合金组织性能分析
半固态触变注射成型镁合金组织性能分析半固态挤压注射成型（Semi-Solid Extrusion Injection Molding，简称SSEIM）是一种将半固态合金通过挤压注射成型机进行成型的先进工艺。
在SSEIM过程中，半固态合金的固相含量通常在50%到70%之间，具有较高的流动性和可塑性。
因此，半固态合金在成型过程中能够产生高度复杂的形状，并具有良好的工艺性能和机械性能。
半固态镁合金是一种重要的结构材料，具有低密度、高比强度和良好的热导性能等优点。
然而，由于其熔点低、氧化性强等特性，传统的成型方法难以实现半固态镁合金的高质量制造。
相比之下，SSEIM可以在较低的温度和压力下进行成型，减少了合金的氧化和变质的风险，并且可以实现快速冷却和高强度的组织性能。
在SSEIM过程中，半固态镁合金的组织性能受到多个因素的影响。
首先是合金的成分。
镁合金通常含有铝、锌、锰等合金元素，这些元素能够影响合金的晶体结构和固溶强化效果。
其次是合金的处理工艺。
SSEIM过程中，合金必须通过预热、保温和快速冷却等工艺步骤来控制合金的半固态状态。
这些工艺参数的选择和控制将直接影响合金的晶粒尺寸、形貌和分布。
最后是成型工艺。
SSEIM过程中，合金需要通过挤出和注射两个步骤来实现成型。
这两个步骤中的温度、压力和速度等参数将影响合金的流动性和成型质量。
半固态镁合金的组织性能主要可以通过金相显微镜观察来研究。
通过金相显微镜的断面观察，可以得到合金中晶粒的尺寸、形貌和分布等信息，进而分析合金的晶体结构和固溶强化效果。
此外，通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的观察，还可以进一步研究合金的细微组织变化和相变情况。
同时，还可以通过显微硬度测试和拉伸测试等力学性能测试来评估合金的力学性能。
在半固态挤压注射成型镁合金的组织性能研究中，需要考虑到合金的成分、处理工艺和成型工艺等因素的综合影响，并结合金相显微镜观察和力学性能测试等手段来全面分析合金的组织性能。
MB15-RE镁合金铸坯在半固态温度下的应力-应变曲线测试与特征分析
ｏ ｈ ｓ ｆｓ ｍｐ ｅ ． Ｉ ｄ ｉｉｎ，ｕ ｄ ｒ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｈ ｉ ｈ ｒ ｓ ｒ ｉ — ａ ｅ ｃ ｎ １ ａ Ｏ ｔ ｅ ｇ ｅ ｔ ｒ ｐ ａ ｎ ｏ ｒ ｆｐ ａ ｅｏ ａ ｌｓ ｎ ａ ｄ ｔ ｏ ｎ ｅ ｈ ａ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｔ ｅ ｈ ｇ ｅ ｔａｎ ｒ ｔ ａ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ａ ｅ ｅ ｋ ａ ｄ １ ｗｅ
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Hale Waihona Puke Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌＳ ｕ ｙ ａ ｄ Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ｓ ｒ ｓ 。 ｔａ ｎ Ｃｕ ｖ ｓ ｆ ｒ ｔ ｅ Ｍ Ｂ１ － ｐ ｒ ｍ ｎ ａ ｔ ｄ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｔｅ ｓｓｒ ｉ ｒ ｅ ｏ ｈ 。 ５－ ＲＥ Ｍ ａ ｎ ｓｕ ｌ ｙ ｓ ｉ ｇ Ｂｉｌｔｕ ｄ ｒ ｔ ｅ Ｓ ｍ ｉｏ ｉ ｎ ｉｉ ｎ ｇ ｅ ｉ ｍ Ａｌｏ ｓ Ｃａ ｔｎ ｌ ｎ ｅ ｈ ｅ ｓ ｌｄ Ｃｏ ｄ ｔｏ ｓ ｅ
结 晶 比例 越 高 ， 态 应 力 越 低 。 稳
关键 词 ： ＭＢ ５Ｒ 镁 合 金 ；铸 坯 ；半 固 态 ；真 应 力一 应 变 曲 线 １一 Ｅ 真
中图分类 号 ： Ｇ１ ６ ２ Ｔ ４ ．２
文献 标识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１ ７ —４ ７ ２ １ ） ３０ ０ — ５ ６ ４６ ５ （ Ｏ ２ ０ —０ ５０
Mg-5Al-1.5Ca-0.4Zn基镁合金的等温法半固态压铸组织和性能
第１５卷第４期Vol．１５No．４中国有色金属学报Th e C hin e s e J o u rna l of No nferr o us Metals２００５年４月Apr． ２００５文章编号：１００４０６０９（２００５）０４０６１４０７Mg－５Al－１．５Ca－０．４Zn基镁合金的等温法半固态压铸组织和性能杨光昱，郝启堂，介万奇，王武孝，贾文平（西北工业大学材料科学与工程学院，西安７１００７１）摘 要：研究了Mg－５Al－１．５Ca－０．４Zn－０．２Mn－Sr－Ti合金的等温法半固态压铸组织和性能。
结果表明：合金相组成为α（Mg）、（α（Mg）＋Al２Ca）共晶和少量球状Mg１７Al１２。
Sr变质合金在５８５℃等温法处理时，α（Mg）首先分离成核。
随着等温时间加长，α（Mg）由块状向球状转变。
２５min时，转变为粒径４０μm的均匀球状组织。
此后，球晶发生长大，进而聚拢合并。
合金等温法压铸实验发现，组织为均匀细小等轴晶，粒径２５μm。
合金室温和高温强度较砂铸大幅提高，塑性略有下降。
这是由于细晶强化作用，以及晶粒细化使得晶界上半连续分布的Al２Ca相更弥散，这样Al２Ca高温下钉扎晶界的作用更加突出。
等温法半固态压铸合金２００℃的高温强度优于AZ９１压铸合金，可达１４０MPa。
关键词：半固态等温热处理；半固态压铸；显微组织；力学性能；镁合金中图分类号：TG１４６．２２；TG１４６．４文献标识码：AMicrostru c ture and prop ertie s of Mg－５Al－１．５Ca－０．４Zn ba s ed alloy by s e mi－s olid is otherm al heat－treatm ent－die－pre s sure－casting pro c e ssY ANG Guang－yu，H A O Qi－tang，JIE WA N－qi，WANG Wu－xiao，JIA Wen－ping（College of Materials Science and Engineering，Nor thwestern Polyt echnical Univer sity，Xi an７１００７１，China）Ab s tra ct：The microstructure and properties of Mg－５Al－１．５Ca－０．４Zn－０．２M n－Sr－Ti magnesium alloy by semi－solid isothermal heat－treatment－die－pressure－casting process were studied．It is found that there are three main phases formed in the experimental alloy，i．e．，α（Mg），（α（Mg）＋Al２Ca）eutectic and Mg１７Al１２．When the alloy modified by Sr is heat－treated at５８５℃，the primaryα（Mg）phase divorces into lumps．Then the lumps evolve into s pheroids gradually with isothermal time increasing．After treated for２５min，the well－distributed spheroidic semisolid－struc－ture with the average grain diameter of４０μm is formed，then the spheroids agglomerate and coalesce．It is also found that the room temperature mechanical properties are improved greatly by semi－solid isothermal heat－trea tment－die－pressure casting process．The elevated tempera ture strength of experimental alloy at２００℃is up to１４０MPa，better apparently than that of AZ９１die－casting alloy．Homogeneous equiaxied fine grains with the average grain diameter of２５μm are obtained in experimental alloy by the semi－solid isothermal heat－treatment－die－pressure casting process．Ke y w ord s：semi－solid isothermal heat－treat ment（SSIT）；SSIT－die－pressure casting；microstructure；mechanical properties；magnesium alloy 自从２０世纪７０年Flemings及其同事发现了合金的触变特性以来，经过多年的研究开发，Dow①基金项目：国家重大基础研究发展规划资助项目（G２００００６７２０２）收稿日期：２００４１０１８；修订日期：２００５０１０４作者简介：杨光昱（１９６７），男，高级工程师，博士研究生．通讯作者：杨光昱，博士；电话：０２９８８４９４２７６；传真：０２９６５２２８０８；E－mail：seniorygy．stude nt＠sina．com公司于１９８８年申请了半固态触变成形工艺的专利，之后公司生产出了第一台镁合金专用的半固态触变成形机，使半固态镁合金的生产迈向了商业化［１，２］。
镁合金材料挤压成形过程力学特性分析
镁合金材料挤压成形过程力学特性分析随着科学技术的不断发展，人们对于材料的要求也越来越高。
而镁合金材料因其轻质、强度高等特点，被广泛应用于车辆、航空航天、电子及军工等领域。
在镁合金制品加工过程中，挤压成形技术被认为是较为理想的加工方式。
本文将重点探讨镁合金材料在挤压成形过程中的力学特性分析。
一、挤压成形技术的概述挤压成形技术是一种基于材料的塑性变形特性，通过施加轴向压力将材料从复杂的截面形状变成较为简单的截面形状。
在挤压成形过程中，材料会受到较大的拉伸、剪切和压缩等力学特性影响，因此需要对其力学特性进行认真分析。
二、镁合金材料的力学特性镁合金材料主要由镁和其他合金元素组成，具有轻质、强度高、刚性好等特点。
在挤压成形过程中，材料的力学特性会对成形质量产生直接影响。
因此，了解材料的力学特性具有十分重要的意义。
1. 弹性模量弹性模量是衡量材料在受到力的作用下发生形变时，它抵抗形变的能力的大小。
弹性模量越大，说明材料具有越好的抗变形能力。
对于镁合金来说，由于其成分相对较轻，因此其弹性模量较小。
同时，随着镁合金中其他合金元素的加入，其弹性模量也会发生变化。
2. 屈服强度屈服强度是材料承受压力后开始出现塑性变形的强度。
在挤压成形过程中，材料的屈服强度是其质量稳定性的关键指标。
对于镁合金来说，随着合金成分的不同，其屈服强度也会发生不同程度的变化。
3. 可塑性除了弹性模量和屈服强度以外，镁合金材料的可塑性也是决定其截面形状变化程度的重要因素。
可塑性是指材料受力变形后容易塑性变形的能力。
随着合金成分的不同，镁合金的可塑性也会有所差异。
三、挤压成形过程中的力学特性分析在挤压过程中，镁合金材料受到轴向压力和涡流力的影响，发生了较大的压缩和剪切。
由于镁合金的成分比较轻，因此其塑性变形能力相较于钢铁等重型材料而言较弱。
因此，需要注意在挤压成形过程中的压力、温度等参数的合理控制，以避免发生失控的挤压变形。
同时，在挤压过程中需要对喷嘴、辊子、支撑装置等挤压设备进行充分的维护，以保证挤压成形的稳定性和一致性。
等径道角挤压法制备半固态MB15_RE镁合金坯
不好 。温度较高时 ,固相率较低 ,使得晶粒的 O stwald 长大占据主导地位 ,晶粒长大缓慢 ,圆整度越来越好 。
8 Iwahashi Y, Horita Z, Nemoto N , et al1 An Investigation ofM icrostructur2 al Evolution During Equal Channel Angular Pressing1 Acta Materials, 1997, 45 ( 11) : 4 733～4 741
( a)抗拉强度
( b)伸长率
图 3 铸态与等径道角挤压态 MB152RE
镁合金力学性能对比
3 半固态等温球化过程微观组织演变
图 4～图 6是等径道角挤压 MB152RE镁合金在半 固态温度 600、610、618 ℃时 ,得到对应的固相率分别为 61%、56%、45% ,分别保温 0、3、7、10、15 m in时的微观 组织 。可以看出 ,挤压后的组织在半固态重熔后非常均 匀细小 ,其中最小晶粒尺寸可达 5～20μm ,圆整度接近 113,并且在半固态二次重熔保温 0 m in时已经获得良 好的半固态组织 。
Science and Engineering, 2000, A278 ( 1) : 66～76
13 余琨 , 黎文献 , 王日初 ,等 1变形镁合金的研究 、开发及应用 1中国
( a) 晶粒尺寸
( b)晶粒圆整度
图 7 等径道角挤压态 MB152RE镁合金不同温度下
晶粒尺寸及晶粒圆整度变化曲线
有色金属学报 , 2003 (2) : 277～288 14 姜巨福 , 彭秋才 , 单巍巍 , 等 1 新 SIMA 法制备 AZ91D 半固态坯 1
半固态挤压铸造镁合金坯料组织与性能研究
半固态挤压铸造镁合金坯料组织与性能研究
李东南;陈丁桂;范新凤
【期刊名称】《特种铸造及有色合金》
【年(卷),期】2007(27)12
【摘要】采用双螺杆机械搅拌法制备半固态镁合金浆料,研究了半固态挤压铸造成形坯料不同部位的组织与性能。
结果表明,坯料组织中初生α相呈现不规则的多边形或蔷薇状结构,其晶粒平均直径为45～65μm。
坯料边缘和中心部位的组织结构明显不同,边缘处的组织更细小。
半固态挤压铸造成形工艺在提高铸件致密度的同时,也提高了铸件的硬度,与液态挤压铸造成形试样相比,其密度提高了0.33%,硬度提高了7.91%。
【总页数】3页(P930-932)
【关键词】半固态;镁合金;挤压铸造;组织;性能
【作者】李东南;陈丁桂;范新凤
【作者单位】福建工程学院材料科学与工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.22;TG249.2
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1.挤压铸造制备半固态AZ61镁合金的组织演变及力学性能 [J], 陈添;解志文;罗荘竹;杨钦;谭生;王赟姣;罗一旻
2.挤压铸造制备半固态AZ61镁合金的组织演变及力学性能(英文) [J], 陈添;解志
文;罗荘竹;杨钦;谭生;王赟姣;罗一旻;
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4.半固态挤压铸造镁合金坯料组织与性能研究 [J], 李东南;陈丁桂;范新凤
5.Mg-Al系镁合金半固态坯料制备及触变挤压研究 [J], 王迎;姜巨福;孙毅;曲建俊;杜之明;罗守靖
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镁合金半固态流变性研究
镁合金半固态流变性研究
阎峰云;张玉海;强旭东
【期刊名称】《特种铸造及有色合金》
【年(卷),期】2007(0)S1
【摘要】影响镁合金半固态流变特性的参数为坯料加热温度、应变速率和保温时间。
表观粘度随着剪切速率的增加而降低,当剪切速率大于5×10-3s-1时,表观粘度随剪切速率增加变化缓慢,表观粘度随着加热温度的增高逐渐降低,MB15合金晶粒形状和球化速度导致其表观粘度随固相率的变化曲线不同于AZ91D合金,其变化较为缓慢迟钝;表观粘度随保温时间的增加而减少,趋势近似直线。
【总页数】3页(P127-129)
【关键词】AZ91D合金;半固态等温热处理;流变特性
【作者】阎峰云;张玉海;强旭东
【作者单位】兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室;兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG27
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挤压态MB15镁合金的显微组织与力学性能研究
关键词 ： ＭＢ １ ５ 镁合金 ； 挤压变形 ； 动态再结晶 ； 位错 ； 孪 晶； 拉伸性能
中图分类号 ： Ｔ Ｂ ３ １ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ — ４ ６ ７ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ６ ８ — ０ ４
Ａ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ
ｅ ｘ ｔ ｒ ｕ ｄ ｅ ｄ Ｍ Ｂ １ ５ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ
Ｗ ＡＮＧ Ｃ ｈ ｕ ｎ — ｙ ａ ｎ ｌ ，ＷＵ Ｋｕ ｎ ， Ｗ ＡＮＧ Ｊ ｉ ａ － ｊ ｉ ｅ ， ＭＯ Ｓ ｈ ｕ — ｈ ｕ ａ ，ＹＩ Ｎ Ｚ ｈ ｉ － ｊ ｕ ａ ｎ
（ １ ．Ｃ ｏ ｉ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ １ ｓ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈｅ ｉ １ 。 ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｎ ｔ ｅ。 ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ Ｙ ，Ｈａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ５ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；２ ・Ｓ ｃ ｈ ∞ｌ
晶； 透射 电镜组织研究表 明机械孪晶 、 位错滑移 和动 态再结 晶是材料变形 的典 型特 征 ； 扫 描 电镜组 织研究表 明挤压 后 的材料塑性 明显增强 。挤压变形后 的 ＭＢ １ ５ 镁合金沿挤压方向的抗拉强度提高 ３ ９ ． ５ ， 屈服强度提高 ８ ９ ・ ４ ， 延
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拉伸力一 伸长曲线
压缩应力一 应变曲线
２２ 不同参数对触变强度的影响 ．
Ｔ Ｌ。半固态金属达到触变强度后， Ｔ 其固相颗粒构成的固
体骨架坍塌， 变形机制由之前的固相颗粒间滑动和固相
影响半固态金属触变强度的参数主要有试样的加 热温度、 应变速率、 保温时间、 固相晶粒度及材料本身的 强度等。图４ Ｂ５ 为Ｍ １镁合金在保温２ ， ｍｎ应变速率为 ｉ １－ｓ’ ０２ 条件下， － 半固态 Ｍ １ 镁合金在不同温度的真 Ｂ５ 实应力一 真实应变曲线。当温度较低（ 固相率较高） 时， 应力变化的３ 个阶段非常明显， 随着温度的升高（ 固相 率降低） ， 应力变化的３ 个阶段逐渐不明显， 也就是说随 着固相率的降低即液相率的升高， 试样内部所构成的固 体骨架越来越不“ 坚固”触变强度值越来越小， ， 并且与 稳态应力值的比 值越来越小， 即触变性越来越不好。其 触变强度随加热温度变化见图 ７ 即触变强度随着加热 ， 温度的升高降低明显。
度， 后保温， 随 此过程为等温热处理过程， 铸态的Ｍ １ Ｂ５
在此过程中变成半固态球状晶， 等温压缩过程后， 计算 机可直接绘出压缩过程的真应力一 应变曲线。
２ 试验结果分析
半固态下试样的变形机制主要有液相流动、 固 液一 相混合流动、 固相颗粒间滑移和固相颗粒塑性变形等 ４
１ 试验
试验所采用的设备是 Ｇ ｅｅ ５０ ｌｂ－ ０Ｄ热模拟试验 ｅ ｌ１ 机， 它的工作原理类似于平行平板式粘度计。试验材料 为自 制铸态 Ｍ １ 镁合金， Ｂ５ 成分为： （ｎ ＝ １ ｗ Ｚ） ． ５ １％
固态金属在稳态变形过程中的触变点的应力， 即半固态金属固体骨架所能承受的最大正应力， 并分析了加热温度、 应变速 率、 保温时间、 固相晶粒大小、 晶粒圆整度及材料本身的强度等因素对半固态触变强度的影响， 提出了触变强度的存在条
件声 表 ，固 触 强 随 加 温 的 高应 速 的 低 保 时 的 长 降 ，着 相 粒 减 ・ 。 果 明半 态 变 度 着 热 度 升 、变 率 降 及 温 间 延 而 低随 固 晶 的 小晶
盯ｓ， － 盯ｓ１ 一
盯５１ －
图 ５ 不同应 变速率压缩时 Ｍ １ Ｂ５
图 ６ 不同保温时间压时 Ｍ １ Ｂ５
镁合金的真实应力一 真实应变曲线
镁合金的真实应力一 真实应变曲线
镁合金的真实应力一 真实应变曲线
种变 形机理［ １ 根据固相率的 ［。 ２ ， ３ 不同，种Leabharlann 形机理分 ４别占主导地位。
大多数的高固相率半固 态金属在压缩过程中的真实
应力一 真实应变曲线可明显的分为应力上升阶段、 应力下
降阶 应力相 定阶 ’。 段和 对稳 段［ 应力上升阶 要表现 ］ 段主
为晶 粒内 部固相自 身的塑性变形和晶粒间的相互滑移， ５ １ （ ） ０ ％一 ． ％， ． ％， Ｚ 二 ． ０ ２ 余量为Ｍ ， ２ ｗｒ ４ ４ ｇ密度约为 应力随应变的增加， 首先破坏固相颗粒构成 １２ 耐 ， ． 岁 是一种超高强度镁合金。 ８ 不同温度所对应 在这一阶段， 固体骨架， 使应力在很小的应变内迅速达到最大值； 应力 的固 相率见图１１ ［０ １ 下降阶段主要表现为晶粒内 部的液相孔洞使固液相间的 影响半固态金属力学行为的试验参数主要有加热 转动变得容易， 在这一阶段， 当固体骨架被破 温度、 应变速率和保温时间， 分别选取为 ６０ ， 相对滑动、 ２ Ｔ １ ６５ 液相的作用变得明显， 固相颗粒与液相混合流动使 ９， ０ 、９ Ｔ、７ Ｃ ９ ０ ５℃（ ６ Ｃ５ ０ ５ 高固相率） １ ， ｉ ３ 坏后， ； ｎｎ２ ， ｕ ｍｎ 应力很快下降； 随后的应力相对稳定阶段表明试样内部 ｍｎ５ 一ｓ’ ０２ ，ｘ ２一， 一ｓ’ 试验 ｉ ｘ ３一， 一ｓ‘ １一ｓ’ ０ ’一。 ； ０ １ １ 一 ５ ０ １ 固液相流动基本稳定， 在这一阶段， 固相颗粒和液相的分 分为 ３ 固定其中２ 组， 个参数， 改变另外一个参数。 布基本均匀， 液相的流动基本稳定进行。 固
达到屈服强度即进人塑性变形阶段后， 内部金属原子由 之前的平衡移动、 调整转变为由于位错运动产生的滑移 及位错增殖。达到屈服应力后 ， 屈服伸长对应一个屈服 平台， 之后试样进人均匀塑性变形， 正应力继续增大， 直 至试样断裂， 见图２ ０ 目 前我们所研究的大多数半固态金属与固态金属
Ｆ ｓ ．
温度／ ℃
近 似地看 Ｂ ｇｍ连续多孔体， 作 ｉｈ ｎａ 在铸造流变学中， 将
物体的不使网络结构破坏所能承受的最大切应力称为
图 １ Ｂ 固 Ｍ 巧 相率随温度的变化
将尺寸为 ００ ｘ ２ ｍ １ｍ ｍ ｍ的 Ｍ １ 镁合金试样置 Ｂ５ 于两个平行压头之间， 试样被升温至设置好的半固态温
粒圆整度的增加及材料本身强度的增加而增加， 当半固态材料内部的固相颗粒相互连结形成固体骨架时， 存在触变强度。 关键词 高固相率； Ｂ５ Ｍ １镁合金； 力学行为； 触变强度
中图分类号 Ｔ １ ：Ｇ９ Ｇ４ Ｔ ２２ ６ 文献标志码 Ａ
半固态成形技术是介于锻造技术与铸造技术交叉 点的一项新的金属成形技术。从铸造角度， 大部分研究 的是半固态金属成形过程的凝固理论和流变性能； 从锻 造学科 ， 主要研究半固态成形技术中的力学行为。本课 题以Ｍ １镁合金为试验材料， Ｂ５ 研究其在高固相率半固 态压缩过程中的力学行为和流变特性， 并提出触变强度 的概念， 分析其影响因素。
承 ＼褂 契 圈
５ ０ ８ ５ ０ ０ ６ ０ ６ ０ ３ ７ ５ ０ ９ ６ ０ １ ２ ６ ０
２１ 触变强度 ． 由３ 个应力阶段变化可知， 半固态金属在变形压缩 过程中， 应力均先达到一个峰值 ， 随后缓慢下降， 达到相 对稳定。大多数学者将这一峰值应力称为屈服应力。 事实上， 这种说法源于高固相率半固态金属材料一直被
１ ３． ｏ ６ ｃｍ
２ ５ ０
—
２０ 年中国压铸、 ０５ 挤压铸造、 半固态加工学术年会专刊 颗粒塑性变形逐渐转变为固相颗粒与液相混合流动。 触变强度的概念不仅描述了半固态合金的触变流动过 程， 而且确定了半固态加工过程的成形力。
厂么 屈服平 台
变形的极限， 标志着弹性变形阶段终止及塑性阶段开
始， 屈 点 屈 极限， 为。６ 固 材 应 也叫 服 或 服 记 ， ｓ。 体 料 力 ［ ］
高固相率 Ｍ １ 镁合金半固态压缩力学行为研究 单巍巍等 Ｂ５
真实应变曲线。可以看出保温时间越长， 半固态 Ｍ １ Ｂ ５
镁合金的触变强度和稳态应力越低， 其触变强度随保温 时间变化见图９ 。随着保温时间的延长， 试样内部集中
图 ４ 不 同温度压缩过程 Ｍ １ Ｂ５
ｉ ９ ｍ ２
１－Ｓ， ０Ｚ
活
己 兔
ｎ乙
１ １
０Ｌ 一 一ｊ 一 Ｌ 一 一 Ｊ 一 一 Ｌ 一 一 一 ￣ 一 一 一 一 一 一 一 一 一Ｊ ‘ 一一 Ｊ一 一一 １Ｉ 一 一 一一一 一１一一 Ｌ 一． 一 一 ￣一 Ｌ 一 一 １ 一 ￣ 一 一一 一 一 一 一 ＝ ￣ 目 ０ ０ ０ １ ． ０ ３ ０ ４ ． ． ０ ２ ０ ３ ０ ４ ． ． ． ０ ２ ． ． ０ ５ ０ ０ ０ １ ． ３ ． ． ． ． ５ ． ０ ０ ０ ０ １ ０ ２ ０ ０ ４ ０ ５ ． ． ． ．
ｄ 几
５ Ｉ７ ５ ℃ ４ ５ ＆＼ ＼５ ℃ ９ ０
ｒ ２ ｉ ＝ ｍｎ
ｔ ２ ｎ ＝ ｍ ｉ
５ ０Ｚ Ｘ１ －ｓ ５ ｘ
Ｔ ０ ℃ ＝ ０ ６
今 Ｊ
Ｔ５０℃ ＝９
ｅ １ － Ｓ１ ＝ ０Ｚ －
ｅ １ － Ｓ＇ ＝ ０ ２ －
０６｝ 一００ 一ＣＣ 鞋６ １５ ５７ ２ ０ ５ ｀
Ｆ＝ ｌ
ｏ ｌ ＼触 点 ｌ 变
的 质区 本 别在于其具有触变性［。 ［ 从流变 ７ １ 学定义 ［ｓ 讲［ ５ ］
触变性指物体粘度对时间的依赖关系。具有触变性的 物体， 当作用在它上面的剪切速率一定时， 其表观粘度 会随着剪切时间的延长而下将， 引起剪切力的不断下 降， 而当去掉剪切力时， 其表观粘度会逐渐恢复到原来 的数值。半固态物体之所以具有触变性， 是因为其内 部 具有与连续多孔体相似的连结结构， 当应力以一定速率 作用于半固态物体时， 其内部结构不能瞬间改变， 而是 需要一定的时间来逐渐形成新的结构， 这样便形成了在 不变应变速率作用下， 表观粘度逐渐下降的特性。从半 固态压缩真实应力一 应变曲线可以看出当应力达到峰值 后， 开始下降， 那么可以将此时看作是触变过程开始点， 即触变点。 图３ 为高固相率半固态金属在稳态变形过程中的 触变点所对应的应力， 即半固态金属固体骨架所能承受 的最大正应力， 即称为半 固态金属的触变强度， 记为
２６ ０
率较低时， 应力作用时间相对较长， 试样中的液相慢慢 被排挤出来， 降低了变形抗力， 后期由于剪切速率较低 ， 剪切力对半固态组织中固相形态和液相分布的改变作 用较弱， 应力反而高于应变速率高时对应的应力值， 即 应变速率越大， 稳态应力值越小。另外， 应变速率很低 时， 随着时间延长， 固相颗粒粗化并包裹液相， 引起有效 固相率的升高， 是导致触变强度增高的一个原因。因此 应变速率越高， 半固态合金的触变性越好。 图６ Ｍ １ 镁合金在 ５０ 固相率约为 ７％） 为 Ｂ５ ９ ｃ（ Ｃ １ ， 应变速率为 １－ ｓ’ 不同保温时间下的真实应力－ ０ ２ 时， －
半固态加工
２０ 年中国压铸、 ０５ 挤压铸造、 半固态加工学术年会专刊
高固相率 ＭＢ ５ １ 镁合金半固态压缩力学行为研究
单巍巍 姜巨福 罗守靖 （ 尔滨工业大学） 哈
摘 要／过 Ｂ镁 金 固 等 压 试 ，究 高 相 半 态 料 力 行 ，出 触 强 是 固 率 通 Ｍ１ 合 半 态 温 缩 验研 了 固 率 固 材 的 学 为提 了 变 度 高 相 半 ５