ZK60镁合金
ZK60镁合金

镁合金材料简介随着航空航天、交通运输、信息产业的发展,新型轻合金材料的研发逐渐受到各国的高度重视。
在许多领域,传统钢铁材料已逐渐被各种综合性能更为优良的新型材料所替代。
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金,是目前实际应用中最轻的金属结构材料,具有密度小、强度高、阻尼性、切削加工性和铸造性能好的优点。
一、镁合金的分类一般来说,镁合金按以下三种方式进行分类:合金化学成分、合金是否含锆和成形工艺。
按镁合金的合金化学成分分为:二元系镁合金 Mg-A1、Mg-Zn、Mg-Mn、Mg —RE、Mg-Zr和Mg-Li等,三元系及多组元系镁合金Mg-A1-Zn、Mg-A1-Mn、Mg-Mn-Ce、Mg-RE—Zr、Mg-Zn—Zr。
根据加工工艺的不同可分为两大类,即铸造镁合金和变形镁合金。
两者在成分、组织和性能上存在的差异,使其在应用上也有明显区别。
大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产,其产品主要应用于汽车零件、机件壳罩和电气构件等。
铸造工艺最常用的是压铸工艺,其主要特点是生产效率高、铸件质量好、组织优良、可生产薄壁及形状复杂的构件等。
最常见的压铸镁合金是Mg-A1系合金。
通过控制杂质含量,可通过压铸工艺生产出力学、耐腐蚀等综合性能优良的镁合金铸件,如最常见、使用量最大的AZ31合金。
但压铸成形的镁合金件难免内部会存在显微气孔等缺陷而且力学性能较差。
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,形成了一些系列(如变形镁合金可以根据是否能进行热处理强化,分成可热处理强化变形镁合金和不可热处理强化变形镁合金)。
二、镁合金的特点与其他金属相比,镁合金具有以下特点:(1)镁合金的比重小,是目前最轻的结构材料,密度在1.75—1.85g/cm3之间,是钢密度的23%,铝密度的67%,塑料密度的170%。
ZK60镁合金波纹件SPFDB成形数值模拟与实验研究的开题报告

ZK60镁合金波纹件SPFDB成形数值模拟与实验研
究的开题报告
一、研究背景与意义
ZK60镁合金具有质轻、高强度、耐腐蚀等优异特性,已广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
而波纹件是一类具有多重环形褶皱的薄
壁结构件,也广泛应用于压力传感器、振动器等领域。
将ZK60镁合金与波纹件相结合,可以制备出具有轻质、高强度、高精度的结构件,具有
重要的应用前景和研究价值。
针对ZK60镁合金波纹件的制备,SPFDB(双平面自动翻转压力成形)工艺可实现高效、精准、一次成形的制备,同时也存在着一系列问题,
如成形中的材料失稳、应力集中等。
因此,研究ZK60镁合金波纹件在SPFDB成形中的数值模拟和实验研究,有助于优化工艺参数、提高成形
质量,为进一步推广应用提供理论基础和技术支持。
二、研究内容和方案
1. 研究ZK60镁合金波纹件的SPFDB成形工艺和机理,确定最佳成
形参数;
2. 基于ABAQUS有限元分析软件,建立ZK60镁合金波纹件SPFDB
成形数值模型,对成形过程进行数值模拟,研究其成形机理;
3. 制备ZK60镁合金波纹件试件,采用SPFDB工艺成形,并进行微
观结构分析,实现模拟与实验相结合;
4. 分析试验结果,验证数值模拟的准确性,并优化成形参数。
三、研究意义
本研究通过数值模拟和实验相结合,深入探究了ZK60镁合金波纹件的SPFDB成形机理和成形质量控制方法,为推广应用和进一步研究提供
了理论基础和技术支持。
同时,对于开发其他类似波纹件结构的功能材料具有借鉴意义。
ZK60镁合金热挤压变形组织及力学性能的研究.

ZK60镁合金热挤压变形组织及力学性能的研究与铝合金相比,镁合金的研究和发展还很不充分,目前镁合金的产量只有铝合金的1%。
镁属于密排六方结构金属,塑性变形能力差,很难加工成板、带、棒、型材等,因此镁合金主要采用铸件作为结构材料使用。
随着航空、汽车、国防、电子工业的开发和进展,现有镁合金已难以满足某些特殊的要求,迫切需要开发各种新型的高性能镁合金。
因此,积极探索改善镁合金的力学性能和成形性能的途径,对于推动镁合金材料的应用并发挥其性能优势具有重要意义。
为了推动我国的镁工业,必须大力开发变形镁合金及其生产工艺。
本研究以镁合金ZK60为研究对象,ZK60镁合金作为目前商用变形镁合金中强度最高者,提高塑性对扩大其应用至关重要。
选择热挤压做为处理ZK60镁合金的技术方法。
设计出适用的热正挤压模具,根据模具准备好ZK60镁合金毛坯。
选择不同的挤压温度和不同的挤压比对ZK60镁合金进行热挤压,研究热挤压出的ZK60镁合金在挤压温度和挤压比两个条件的同时作用下显微组织和力学性能上的变化,并分析显微组织和力学性能之间的关系。
研究有以下结论:(1)在300℃~400℃温度之间进行热挤压,ZK60镁合金主要发生的是动态再结晶,动态再结晶形成机制以连续动态再结晶为主,变形机制以位错运动、晶界滑移和扩散蠕变为主。
(2)选取310℃、340℃、360℃下进行挤压,晶粒相对于铸态下有效细化,晶粒尺寸最小约在10μm左右;340℃是理想的热挤压温度,组织均匀细小,综合性能优良。
选取6.25、4、2.25三种挤压比,随挤压比的增大,晶粒细化效果逐渐增强。
(3)对热挤压出的ZK60镁合金做力学实验,包括拉伸实验和硬度测试,测试机械性能。
可以看出,晶粒细化、组织均匀越明显,力学性能上效果越好,在340℃、6.25挤压比下,硬度、抗拉强度和延伸率分别为75.5HB、378MPa和24.07%。
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热处理对挤压镁合金ZK60拉伸变形与断裂行为的影响

热处理对挤压镁合金ZK60拉伸变形与断裂行为的影响摘要:本文研究了热处理对挤压镁合金ZK60拉伸变形与断裂行为的影响。
采用不同的热处理工艺,得到了不同的组织结构,并通过拉伸实验和断口分析,研究了其机械性能和断裂行为。
结果表明,在一定热处理条件下,挤压镁合金ZK60的拉伸强度和塑性都能得到明显提高,同时断口形貌也有所改善。
因此,研究表明热处理能够有效改善挤压镁合金ZK60的力学性能和断裂行为。
关键词:挤压镁合金ZK60;热处理;拉伸变形;断裂行为正文:1.引言随着工业化进程不断推进,金属材料的需求量也不断增加。
在金属材料中,镁合金由于其重量轻、强度高、刚性好等特点,近年来得到广泛的应用。
而挤压成型是制备镁合金件的重要方法之一,可以生产出各种复杂形状、高强度的零件。
但是,挤压成型会对材料的微观组织结构产生影响,从而影响其机械性能和断裂行为。
因此,热处理成为了改善材料性能的有效方法之一。
2.实验材料和方法本文所研究的材料是挤压镁合金ZK60,采用了两种不同的热处理方法:固溶处理和时效处理。
将热处理后的样品进行拉伸试验,并通过扫描电镜对断口形貌进行分析。
同时,对未经热处理的ZK60进行了对比实验。
3.结果和讨论固溶处理和时效处理对挤压镁合金ZK60的拉伸性能和断裂行为均有影响。
通过对比实验结果发现,经过固溶处理和时效处理后的ZK60的拉伸强度均有所提高,分别提高了21.2%和19.1%。
此外,固溶处理后的ZK60的塑性也得到了提高,提高了3.4%,而时效处理后的ZK60的塑性略有下降。
从断口形貌上来看,经过固溶处理和时效处理后的ZK60的断口形貌都发生了变化,呈现混合断裂的特点。
而未经热处理的ZK60的断口形貌则呈现出典型的脆性断裂表现。
4.结论本文研究了热处理对挤压镁合金ZK60拉伸变形与断裂行为的影响。
研究表明,经过固溶处理和时效处理后的ZK60的拉伸强度和塑性均能得到提高。
同时,断口形貌也发生了变化,呈现出混合断裂的特点。
大尺寸ZK60镁合金圆棒和型材的组织与力学性能

*基金项 目: 广东省教育部科 技部产 学研结合项 目( 2 O 1 O A O 9 O 2 O O 0 7 8 , 2 0 1 2 B 0 9 0 6 0 0 0 5 1 ) 作者 简介 : 王顺成 ( 1 9 7 6 一 ) , 男, 湖南宜章人 , 高级工程师 , 博士.
工字型材 , 并对 Z K6 0镁合金 圆棒 和型材的组织与力学性能进行 了研究. 结果表 明 : Z K6 0 镁 合金 圆棒 的
成分分布均匀 , 显微 组织为等轴 晶, 晶粒平均 粒径 为 4 0 . 1 m; Z K6 0镁合金 型材 在挤压 过程 中, 产生 了 剧烈的塑性变形和再结 晶 , 晶粒进一步 细化 , 晶粒平均粒径 为 2 1 . 5 t  ̄ m; Z K6 0 镁合 金型材 的拉伸力学性 能存在各向异性 , 其 中间横梁 的拉伸力 学性 能好 于侧边 , 纵 向的拉伸 力学 性能 好 于横 向; 挤 压态 Z K6 0
镁 合 金 是 目前 工 业 应 用 中最 轻 的 金 属 结 构 材 料, 具 有 密度 小 、 比强 度 高 、 阻 尼 减 震 能力 优 良及 电 磁屏 蔽性 能 好 等 优 点 [ , 在 汽 车[ 、 轨道交通E 引、 电 子信 息 『 4 ] 、 纺 织 机 械E 、 休 闲运 动 器 材[ 、 医用 植 人 器件 [ 、 航 空 航 天[ 及 武 器 装 备[ 。 等 领 域 中都 有 巨 大 的 应 用 潜 力 .目前 , 镁 合 金 的 应 用 以 压 铸 件 为 主[ 1 , 而 型材 的应 用 量 相 对 较 小 , 这 主 要 是 由 于镁
元 素
Z n Z r Mn A1
S i
铸态、挤压态和快速凝固态ZK60镁合金微观组织及压缩性能

As e t u e n p d S l i e K6 a n su Al y — x r d d a d Ra i o i f d Z M g e i m l d i 0 o
王敬 丰 。魏 怡芸 吴 , ,
夏 潘 复生 汤爱 涛 丁 培道 , , ,
( 1重庆 大学 国家镁 合金 材料 工程技 术研 究 中心 , 重庆 4 0 4 ; 0 0 4
2燕 山大学 亚稳 材料 制备技 术与 科学 国家重 点实验 室 , 北 秦 皇 岛 0 6 0 ) 河 6 0 4
W ANG ig fn , E — u W U a PAN —h n Jn —e g W IYiy n , Xi , Fu s e g ,
T A N G it o DI G ida A — a , N Pe— o
3 2
材 料 工 程 /2 1 年 8期 01
铸 态 、 压 态 和 快 速 凝 固态 Z 0 挤 K6 镁 合 金微 观 组 织及 压 缩性 能
M ir s r c ur n m p e so o e te fA s c s , c o t u t ea d Co r s i n Pr p ri so — a t
Un v r iy Qih a g a 6 0 4, b iCh n ) ie st , n u n d o 0 6 0 He e, ia
摘 要 : 用 铜 模 喷 铸 的方 法 制 备 得 到 快 速 凝 固态 Z 0镁 合 金 , 通 过 x 射 线 衍 射 仪 , 描 显 微 镜 和 能 谱 分 析 仪 对 铸 采 K6 并 扫
s r c ur fr p d s ldiid ZK6 a e i t u t e o a i o i fe m gn sum lo r e i e nd M g ha e n d s r e r il s 0 a l ysa e r fn d a Zn p s si ipe s d pa tc e a e u f r l it i t d i he m a rx. I d to t u e tc mi r s r t e wih hi h Zr c nt nt r nio m y d s rbu e n t t i n a dii n, he e t c i c o t uc ur t g o e c n b o d i he ma rx The c m p e so t e gt fr p d s i fe a e f un n t t i . o r s i n s r n h o a i ol id ZK6 a e i di 0 m gn sum lo r a l yswe e h g rt n t os fa — a t a s e r de o dii ns, . i he ha h e o s c s nd a — xt u d c n to e g. a li t t e gt 4 M Pa i a d n u tma e s r n h of4 4 n r pi
ZK60镁合金等温挤压成形及组织性能变化规律研究的开题报告

ZK60镁合金等温挤压成形及组织性能变化规律研究的开题报告一、选题背景与意义镁合金作为一种轻质高强材料,应用广泛。
其中ZK60镁合金具有高强度、优异的综合性能和良好的变形加工性能,在航空、航天、汽车、铁路、船舶等领域得到广泛应用。
但是,镁合金在加工过程中易发生变形失稳,导致成形性能不佳。
因此,在镁合金成形加工工艺研究方面,有必要针对镁合金的特性和缺陷,探究其成形加工特性以及材料组织性能变化规律。
二、研究目的和内容本研究旨在通过等温挤压成形和组织性能变化规律的研究,探究ZK60镁合金的成形加工特性及其组织性能变化机理。
具体研究内容包括:1. 采用等温挤压成形工艺,研究ZK60镁合金在不同温度下的成形加工特性变化规律。
2. 通过金相显微镜、扫描电镜等手段,分析ZK60镁合金在加工过程中组织性能的变化规律。
3. 针对不同工艺参数和加工温度下的ZK60镁合金材料组织性能,进行力学性能测试和分析。
三、研究方法和技术路线1. 初步确定ZK60镁合金的组织结构和成分。
2. 设计和优化等温挤压工艺方案,其主要步骤为:(1)选择不同温度、应变速率下的等温挤压试验方案,确定最佳成形工艺参数;(2)对加工过程进行现场观测和数据采集,分析加工过程中的特点及其对材料组织性能的影响;(3)通过金相显微镜、扫描电镜等手段,分析ZK60镁合金在等温挤压加工过程中的组织性能变化规律。
3. 对不同工艺参数和加工温度下的ZK60镁合金进行力学性能测试,并分析其力学性能变化规律。
四、预期成果通过研究ZK60镁合金的等温挤压成形和组织性能变化规律,可以获得以下预期成果:1. 建立ZK60镁合金等温挤压成形的数学模型,通过仿真计算,预测其成形加工特性等参数。
2. 探究等温挤压成形过程中ZK60镁合金组织性能的变化规律,并对其进行详细分析。
3. 系统地研究ZK60镁合金在不同工艺参数和加工温度下的力学性能变化规律。
4. 给出ZK60镁合金在等温挤压成形中最佳工艺参数,为该材料在航空、航天、汽车、铁路、船舶等领域的应用提供参考。
T型通道挤压变形ZK60镁合金的组织与力学性能

B33 T型通道挤压变形ZK60镁合金的组织与力学性能孔晶侯文婷彭勇辉康志新李元元(华南理工大学机械与汽车工程学院 国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广东省广州市 510640)摘要:采用一种新型剧塑性变形工艺—T型通道挤压 (TCP) 对ZK60镁合金在673 K温度下以A和Bc两种路径进行1~4道次挤压变形,通过光学显微镜观察了变形镁合金的显微组织。
结果表明,经两种路径TCP变形后晶粒尺寸均明显细化,其中1道次变形后变形过程不均匀,变形量最大部位为试样中间部位的最底部,组织特征为大晶粒和细小晶粒的混合体,大晶粒呈拉长的流线状;随着道次的增加,由于变形过程发生动态再结晶,晶粒不断细化,经4道次变形后试样底部的组织细小均匀,A路径的平均晶粒尺寸由原始铸态的88.5 μm可最小细化至2.4 μm,Bc路径的平均晶粒尺寸则细化至4.6 μm。
对TCP变形镁合金的不同部位以应变速率4×10-3s-1的条件进行室温拉伸,结果表明变形后强度与塑性都得到提高,在相同道次TCP变形后A路径的屈服强度都优于Bc路径,但抗拉强度和塑性却弱于后者,其中以A路径4道次TCP变形后抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为305.1 MPa、223.4 MPa和16.4 %,Bc路径分别为312.3 MPa、194.6 MPa和24.8 %;此外,试样最底部的抗拉强度和屈服强度均高于顶部,以Bc路径经2道次变形后底部与顶部的抗拉强度与屈服强度分别相差31.8和39.2 MPa;随着道次增加,试样顶部与底部的变形趋于均匀,在4道次变形后抗拉强度和屈服强度分别只相差3.1和4.6 MPa。
关键词:镁合金;T型通道挤压;剧塑性变形;显微组织;力学性能Microstructure and Mechanical Properties of ZK60 MagnesiumAlloy Processed by T-shape Channel PressingKONG Jing, HOU Wenting, PENG Yonghui,KANG Zhixin, LI Yuanyuan(National Engineering Research Center of Near-Net-Shape Forming for Metallic Materials,School of Mechanical & Automotive Engineering, South China University of Technology,Guangzhou 510640, China)Abstract: ZK60 magnesium alloy was deformed by a new process of severe plastic deformation (SPD) —T-shape channel pressing (TCP) from 1 pass to 4 passes at 673 K using route A and route B c.Microstructure was observed through optical microscope. The experimental results show that TCPed grain size is greatly refined after two routes. Deformation process is heterogeneous after 1 pass only, the biggest deformation is located at the bottom of sample, and microstructure character is combination of large and small grains which large grains are elongated with the shape of streamline. As the passes increased, the grain was refined gradually due to the dynamic recrystallization during deformation. The grains of the bottom are基金项目:广州市科技支撑计划资助项目(2009Z2-D811)作者简介:孔晶,女,在读硕士,师承康志新教授,从事高性能镁合金研究;E-mail:******************。
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镁合金材料简介
随着航空航天、交通运输、信息产业的发展,新型轻合金材料的研发逐渐受到各国的高度重视。
在许多领域,传统钢铁材料已逐渐被各种综合性能更为优良的新型材料所替代。
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金,是目前实际应用中最轻的金属结构材料,具有密度小、强度高、阻尼性、切削加工性和铸造性能好的优点。
一、镁合金的分类
一般来说,镁合金按以下三种方式进行分类:合金化学成分、合金是否含锆和成形工艺。
按镁合金的合金化学成分分为:二元系镁合金 Mg-A1、Mg-Zn、Mg-Mn、Mg —RE、Mg-Zr和Mg-Li等,三元系及多组元系镁合金Mg-A1-Zn、Mg-A1-Mn、Mg-Mn-Ce、Mg-RE—Zr、Mg-Zn—Zr。
根据加工工艺的不同可分为两大类,即铸造镁合金和变形镁合金。
两者在成分、组织和性能上存在的差异,使其在应用上也有明显区别。
大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产,其产品主要应用于汽车零件、机件壳罩和电气构件等。
铸造工艺最常用的是压铸工艺,其主要特点是生产效率高、铸件质量好、组织优良、可生产薄壁及形状复杂的构件等。
最常见的压铸镁合金是Mg-A1系合金。
通过控制杂质含量,可通过压铸工艺生产出力学、耐腐蚀等综合性能优良的镁合金铸件,如最常见、使用量最大的AZ31合金。
但压铸成形的镁合金件难免内部会存在显微气孔等缺陷而且力学性能较差。
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,形成了一些系列(如变形镁合金可以根据是否能进行热处理强化,分成可热处理强化变形镁合金和不可热处理强化变形镁合金)。
二、镁合金的特点
与其他金属相比,镁合金具有以下特点:
(1)镁合金的比重小,是目前最轻的结构材料,密度在1.75—1.85g/cm3之间,是钢密度的23%,铝密度的67%,塑料密度的170%。
镁合金比强度明显高于铝合金和钢,仅略低于比强度最高的纤维增强材料;比刚度与铝合金和钢相当但远高于纤维增强材料,具有很好的优越性。
(2)镁合金阻尼性能好,与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量,在同样受力条件下,可消耗更大的变形功,具有降噪、减振功能,可承受较大的冲击震动负荷,适合于制备抗震零部件。
(3)镁合金导热性、热稳定性、抗电磁干扰性和屏蔽性能良好。
(4)镁合金的铸造性良好,镁与铁反应性很低,熔炼时可用铁坩埚,镁在单位容量下的热焓低,其压铸速度可比铝高,且镁铸件的铸造和加工精度高,镁合金压铸件的最小壁厚可达0.6mm,而铝合金为1.2-1.5mm,镁合金可以进行高速机械加工,生产效率高,在模具内凝固快,生产率比压铸铝件高出40-50%,最高可达两倍,适用于汽车工业的大批量生产。
(5)镁合金的尺寸稳定性较好,收缩率稳定,铸件和加工成品的尺寸精度高,除了镁-铝-锌合金外,多数镁合金在热处理过程及长期使用中由于相变而引起的尺寸变化基本为零。
(6)切削加工性能优良,其切削速度大大高于其他金属。
切削镁合金时对刀具的消耗低,切削功率小,镁合金、铝合金、铸铁、低合金钢切削同样零件消耗的功率比值为l:1.8:3.5:6.3。
镁合金在切削后不需要磨削、抛光,不用切削液即可以得到粗糙度很低的加工面。
此外,镁合金在受冲击或摩擦时,表面不产生火花,利于生产安全。
(7)与塑料类材料相比,镁合金可回收利用,回收成本低,回收利用率高,这对降低制品成本、节约资源、改善环境相当有益。
(8)液态镁容易剧烈氧化、燃烧,故镁合金的熔炼必须在熔剂覆盖下或者在
保护气氛中进行。
镁合金铸件需要在SO
2、C0
2
或SF
6
气体保护,或者在真空条件
下进行固溶处理,并且固溶处理和时效处理时间均较长。
三、镁合金的应用
随着镁合金成形技术的迅猛发展,越来越多的镁合金产品已用于汽车、通讯和航天工业中。
但是,作为一种新兴材料,镁的现有使用状况远没有充分发挥它
的潜在优势,镁合金在实际工业应用方面的发展远不及铝合金和钢铁工业。
现代科技和相关产业技术的发展,使镁合金各项独特优点日臻完善,应用范围迅速扩展,特别是汽车及3C用镁合金零部件的大量应用。
镁合金凭借其优异的性能以及低迷的原镁价格,促使包括中国在内的世界各国相继设立相关研究课题,并投入大量的人力物力。
我国目前在镁工业方面拥有三项“世界冠军",即储量、生产、出口,因此利用资源优势开展镁合金的研究显示出其诱入的前景。
镁合金的研究开发与应用己成为材料研究的一大热门,其研究成果也在各个领域得到应用,具体应用情况如表1所示。
表1 镁合金产品应用情况。