镁合金AZ40M再结晶晶粒尺寸与硬度模型研究
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。
镁合金锻造工艺特点

镁合金锻造工艺特点1.坯料准备镁合金锻造用原材料主要有铸锭和挤压棒材,大多数情况下都采用挤压棒材,仅在锻造大型模锻件时,才采用铸锭作为原材料。
为提高可锻性,铸锭锻前应进行均匀化退火,以改善其塑性。
镁合金挤压棒材的特点是塑性好,但其机械性能的异向性较铝合金挤压棒材严重,这是由于在挤压过程中,除形成纤维组织外,密排六方晶格脆的基面逐步转向与挤压方向重合而造成的。
为了获得机械性能均匀的锻件,挤压棒材应尽可能减少机械性能异向性,为此铸锭于挤压前应进行均匀化退火,并要增大挤压时的变形程度。
镁合金下料可在圆盘锯或车床上进行,而不采用剪床下料,以防在切口处形成裂纹。
除MB2,MB15外,一般不推荐在热态下剁切。
铸锭在锻前应进行表面机械加工,对坯料或棒料也应检查并消除表面缺陷,以防在锻造中发生开裂。
MB15挤压棒材常常带有粗晶环,锻前应进行扒皮。
由于镁屑易燃,下料速度应缓慢。
切削时不用润滑剂和冷却液,以防镁屑燃烧和毛坯受到腐蚀。
切屑要单独存放,工作场地要清洁,以防烟火和爆炸。
2.锻前加热镁合金的加热方法与铝合金的基本相同。
镁合金有良好的导热性,任何尺寸的毛坯或铸锭均可不经预热而直接放入炉膛内加热。
但镁合金中的原子扩散速度慢,强化相的溶解需要较长时间,故实际采用的加热时间还是较长的。
加热时间可按每毫米坯料直径(或厚度)1.5~2min计算。
镁合金属于低塑性合金,其锻造温度范围比铝合金窄。
镁合金的锻造温度范围和加热规范如表25所示。
表25 镁合金的锻造温度范围和加热规范镁合金的加热温度和保温时间,不仅影响合金的工艺塑性,而且还影响锻件锻后的组织和机械性能,这是因为镁合金没有相变重结晶,多数镁合金是不能通过热处理强化的。
如果加热温度过高、保温时间过长或加热次数过多,则再结晶愈充分且晶粒尺寸增大,使镁合金的抗拉强度和屈服强度降低,即产生软化现象(图39)。
这种晶粒长大及软化现象,不能靠随后的热处理来补救,所以必须严格控制锻造工艺。
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。
变形镁合金形变热处理的研究

大连理工大学本科毕业设计(论文)变形镁合金形变热处理的研究The research of distortion magnesium alloy after heat deformationtreatment学院(系):材料科学与工程学院专业:金属材料工程学生姓名:学号:指导教师:评阅教师:完成日期:大连理工大学Dalian University of Technology摘要镁及镁合金是目前最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果佳、机加工性能优良、零件尺寸稳定、易回收等优点,在航空航天、汽车、计算机、电子、通讯和家电等行业有着广泛的应用前景。
镁合金具有较好的铸造性能,目前镁合金产品以压铸件居多,但与铸造镁合金相比,变形镁合金晶粒细小,成分偏析低,具有较好的强度和塑性,是性能优良的镁合金,因此,镁合金塑性成形工艺的研究已成为世界镁工业中重要的方向。
由于镁合金密排六方的晶体结构,常温下塑性变形能力较差,加工成品率低,限制了其应用。
随着温度升高,原子振动幅度增大,会激活潜在的滑移面和滑移方向,使变形镁合金塑性性能大大改善。
本文从提高镁合金性能入手,将AZ31和AZ61挤压变形镁合金进行不同条件的热处理,研究T4处理、T5处理和T6处理对挤压变形镁合金显微组织和硬度的影响,结果表明:AZ31镁合金在350℃固溶12h下得到了较优化的热处理工艺的组合,AZ31镁合金硬度值达到65.5 HB。
AZ61镁合金在200℃时效12h下得到了较优化的热处理工艺的组合,AZ61镁合金硬度值达到70.0HB。
关键词:AZ31镁合金;AZ61镁合金;热处理;显微组织;力学性能The research of distortion magnesium alloy after heat deformationtreatmentAbstractMagnesium and magnesium alloy are the lightest metallic structural material at present. They have been used widely in the aviation, automotive, computer, and electronics industries, due to their unique properties such as low density, high specific strength and rigidity, good damping capacity and heat conductivity, excellent electromagnetic shield effectiveness and machinability, good dimensional stability and recycle character, and so on.Because of the close grain, low composition segregation and high strength and plasticity, wrought Mg alloy has better properties than cast Mg alloy. But Mg alloy is the HCP crystal structure, therefore its plastic deformation is worse at room temperature, and processed yield is also lower, which could be limit its application. The plasticity of wrought Mg alloy will be greatly improved with higher temperature. The behavior of pyroplastic deformation of AZ31 alloy was systematically studied with optical microscope and SEM. Physics and numerical simulation technique such as Gleeble-1500 thermal analog computer and ANSYS software were also employed.To enhance the magnesium alloy performance, we put AZ31 and AZ61 extrusion distortion magnesium alloy in different heat treatment condition. we study the basic theory and craft experiment of T4 processing,T5 processing and T6 processing of AZ31 and AZ61.The result show that: The optimized heat treatment technic of is AZ31 magnesium alloy 420℃12h after solution treatment while hardness increases to 65.5 HB, and the grain size is small. The optimized heat treatment technic of is AZ61 magnesium alloy 200℃12h after ageing treatment while hardness increases to 70.0 HB, and the grain size is 15μm.Key Words:AZ31 magnesium alloys;AZ61 magnesium alloys;Heat treatment;Microstructure;Mechanical properties目录摘要 (II)Abstract (III)1绪论 (1)1.1 镁及镁合金的概述 (1)1.2 镁及镁合金的基本性质 (2)1.3 镁合金的应用及前景 (4)1.4 镁合金的成型技术 (5)1.4.1挤压铸造 (5)1.4.2压铸 (6)1.4.3半固态铸造 (6)1.4.4轧制成型 (7)1.4.5冲锻成型 (7)1.4.6热挤压成型 (8)1.5 镁合金的热处理 (8)1.5.1 镁合金的热处理种类 (8)1.5.2 不同镁合金系的合金化及热处理 (9)1.6 论文的研究目的及研究内容 (12)2AZ31、AZ61变形镁合金的电磁连铸 (14)2.1 引言 (14)2.2 电磁连铸基本原理 (14)2.3 镁合金电磁成型系统装置 (15)2.4 镁合金电磁连铸过程 (16)2.4.1AZ31、AZ61镁合金成分 (16)2.4.2 镁合金的熔炼 (17)2.4.3镁合金的防护 (17)2.4.4镁合金的电磁连铸工艺参数 (19)3变形镁合金的挤压成形 (20)3.1 引言 (20)3.2 挤压工艺参数的确定 (20)3.3 热处理前变形镁合金的显微组织 (21)4挤压变形镁合金的热处理 (22)4.1实验方法 (22)4.1.1试样制备 (22)4.1.2试验工艺参数 (22)4.2热处理后变形镁合金的显微组织和力学性能 (24)参考文献 (32)致谢 (34)1 绪论1.1镁及镁合金的概述进入21 世纪,传统金属矿产资源的紧缺已成为全球性问题。
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。
镁合金的塑性变形及再结晶热处理对其组织性能的影响

4
轧制前的平均晶粒尺寸约40um, 15%压下量轧制并退火后平均晶粒
3.3 EX-AZ31B: tensile properties on different directions
TD 45
TD
orientation
σb/ MPa
σ0.2/ MPa
δ/ %
ED
280.0
200.4
13.2
ED
45°
258.0
125.2
19.0
TD
276.0
107.4
16.2
ED
350
➢ 有色金属材料制品中70%以上是板、带材,轧制变形 镁合金板材的研究和加工技术的突破对开发变形镁合 金产品有重要促进作用。
2、变形镁合金塑性变形原理
➢ 镁合金的塑性变形特征:HCP晶体结构及c/a轴比值造成镁的 塑性变形困难。
➢ 塑性变形机制:滑移、孪生、超塑性; ➢ 板材塑性加工方法:热加工、温加工、冷(常温)加工;
压下量
14
退火工艺
15%
30%
45%
55%
12
200度退火1h
8.9um
6.9um
5.8um
4.9um
10
400度退火5min
12.1um
8.2um
7.5umum
9.2um
7.8um
7.0um
6
annealing1h at 2000c annealing1h at 3500c
0.01 s-1
0.1 s-1
1 s-1
5s-1
10s-1
1
σ
1 0.0227
l 82
n
Z 5.5 5 1 01 2
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。
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ZHU Xi o n g,XI A Hu a,HU Do n g,WANG S hu- y a n
( C o s S c i e n c e a n d E n g i n e e i r n g ,C h o n g q i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,C h o n g q i n g 4 0 0 0 5 4 , C h i n a )
摘 要 :目的
研 究 变形温 度及 变形 速 率对镁 舍 金 A Z 4 0 M 再 结 晶 晶粒 尺 寸 以及硬 度 的 影 响 方 法
在g l e e b l e 一 1 5 0 0 D热模拟 机 上 进 行 热 物 理 模 拟 压 缩 实验 , 变形温度 为 2 5 0— 4 0 0℃ , 变形 速 率 为
0 . 0 0 1 —1 S ~, 通过 金相 法观 测 A Z 4 0 M 镁合 金在 不 同变形 条件 下 的组 织 形貌 . 采 用 维氏硬度 计 测 出
镁舍金 热 变形后 的硬 度值 。 结果 当升 高变形 温度或 降低 变形 速 率 时 。 材料 的 晶粒尺 寸 增 大且硬
度减 小。结论
系模 型
得 出了再 结 晶 晶粒尺 寸的 变化规 律 . 建立了A Z 4 0 M镁 合金 的晶粒尺 寸与硬 度 的关
关键 词 :A Z 4 0 M镁 合金 :再 结 晶晶粒尺 寸 :硬度 模 型
DOI :1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 4 - 6 4 5 7 . 2 0 1 4 . 0 5 . 0 1 3
a n d h a r d n e s s o f t h e A Z 4 0 M ll a o y .M e t h o d s T h e h o t c o mp r e s s i o n e x p e ime r n t s w e r e c a r r i e d o u t o n t h e g l e e b l e 一1 5 0 0 t h e r ma l
f o r ma t i o n w e r e me a s u r e d u s i n g Vi v t o r i n o x h a r d n e s s me t e r .R e s u l t s r h e r e e r y s t ll a i z e d ra g i n s i z e i n c r e a s e d s i g n i i f c a n t l y nd a
中图分类 号 : T G 1 1 5 . 2 1
文献 标识 码 : A
文章 编号 :1 6 7 4 — 6 4 5 7 ( 2 0 1 4 ) 0 5 — 0 0 7 6 — 0 4
Re e r y s t al l i z e d Gr a i n Si z e a n d Ha r dn e s s Mo de l o f AZ4 0M Al l o y
AB S T R AC T:O b j e c t i v e T o s t u d y t h e e f f e c t s o f e x p e r i me n t a l t e m p e r a t u r e s a n d s t r a i n r a t e s O U t h e r e e r y s t a l l i z e d g r a i n s i z e
p h do g y f o AZ 4 0 M a l l 0 y u n d e r d i f f e r e n t d e f o r ma t i o n c o n d i t i o n s ,a n d t h e h a r d n e s s v a l u e s o f ma g n e s i u m a l l o y a f t e r h o t d e -
精
密 成 形 工 程
第 6卷
第 5期
J OURNAL OF NE T s HAP E F ORMI N G E NGI NE ERI N G
2 0 1 4年 0 9月
镁合金 A Z 4 0 M 再 结 晶 晶粒 尺 寸 与硬 度 模 型研 究
朱雄 ,夏华 ,胡冬 ,王姝俨
( 重庆理工大学 材料科学与工程学院 , 重庆 4 0 0 0 5 4 )