热轧AZ31镁合金超塑变形中的微观组织演变及断裂行为

通过热轧工艺制备了具有细晶微观组织的AZ31镁合金薄板。在250-450℃的温度范围和0.7×10-3-1.4×10-1s-1的初始应变速率范围内研究了热轧AZ31镁合金板的超塑性流变行为。分别通过光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察了AZ31镁合金超塑性变形中的微观组织演变和断裂行为,并计算了不同温度下的变形激活能。结果表明,从300℃开始,热轧AZ31镁合金开始表现出超塑性的流变特征。在400℃,0.7×10-3s-1的变形条件下,最大延伸率可达362.5％,显示了良好的超塑性能。在300-400℃的超塑变形温度范围内,AZ31镁合金超塑变形的主要机制是由晶界扩散控制的晶界滑移,而变形温度和应变速率对AZ31镁合金断裂行为的影响主要体现在变形机制从晶内滑移到晶界滑移的转变。     

镁合金AZ91D在氯化钠溶液中的腐蚀行为

通过容量法、失重法和电化学阻抗谱(EIS)方法研究了镁合金AZ91D铸件及压铸件在5%氯化钠溶液中的腐蚀及电化学腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X-射线衍射(XRD)方法研究了腐蚀产物表面形貌及其组成。结果表明:两种合金的腐蚀产物相同,由块状的化合物氢氧化镁[Mg(OH)2]和松枝状的水合氢氧化镁氯化物[Mg2Cl(OH)3.4H2O]组成;镁合金AZ91D压铸件的耐腐蚀性能比镁合金AZ91D铸件好;并通过浸泡过程中电荷转移电阻(Rt)和双电层电容(Y)的变化解释了两种合金的耐腐蚀性能差异。     

Effect of twinning on Moderate-Temperature Deformation Behavior of hot-roiled Mg Alloy

研究了热轧AZ31镁合金板材中低温变形(室温～573K)时孪生所导致的硬化和软化效果,并结合金相显微技术(OM)和透射电子显微技术(TEM)对相关变形机理及孪生类型进行判断.结果发现,有较强基面织构特征的AZ31镁合金板材在室温～573K变形过程中{10(1)1}压缩孪晶起主要作用,同时也存在少量的基面滑移.变形温度越高,变形速率越小,孪晶数量也逐渐减少.中低温变形时AZ31镁合金轧制板材中的压缩孪晶和二次孪晶同时起软化作用与硬化作用,但硬化作用大于软化作用.     

孪生对热轧AZ31镁合金中低温变形行为的影响

研究了热轧AZ31镁合金板材中低温变形(室温～573K)时孪生所导致的硬化和软化效果,并结合金相显微技术(OM)和透射电子显微技术(TEM)对相关变形机理及孪生类型进行判断。结果发现,有较强基面织构特征的AZ31镁合金板材在室温～573K变形过程中{10ī1}压缩孪晶起主要作用,同时也存在少量的基面滑移。变形温度越高,变形速率越小,孪晶数量也逐渐减少。中低温变形时AZ31镁合金轧制板材中的压缩孪晶和二次孪晶同时起软化作用与硬化作用,但硬化作用大于软化作用。     

转速对含Zr中间层铝/镁搅拌摩擦焊搭接接头组织与性能的影响

对不同转速下含Zr中间层6061铝合金/AZ31镁合金搅拌摩擦焊搭接接头组织结构、力学性能、腐蚀行为的变化进行了研究。结果表明,Zr中间层抑制了接头表面飞边和内部隧道等缺陷,焊材通过搅拌区的机械互锁结构与搭接界面反应生成的金属间化合物实现了机械与冶金结合。随转速的提高,接头搅拌区内焊材的热塑性流动强度和机械互锁程度逐渐加强,其中的Zr碎片和条带组织尺寸有所变小;接头的热力影响区/搅拌区界面宽度及搭接界面宽度均趋于增大。接头横截面沿前进侧和后退侧的硬度分布不对称,在焊接中心线附近具有较高硬度;接头的拉伸剪切载荷随转速的提高先增加后减小,剪切断裂位置发生在接头热力影响区/搅拌区界面处。接头在3.5%NaCl溶液中具有差异化的腐蚀行为,铝合金以均匀腐蚀为主,镁合金以局部点蚀为主,Zr中间层未发生明显腐蚀,提高转速在一定程度上降低了接头的腐蚀性能。     

压铸镁合金腐蚀疲劳性能的研究

研究了压铸镁合金AM50HP和AZ91HP在大气和模拟海水(3.5% NaCl溶液)环境中的疲劳行为.结果表明:压铸镁合金疲劳裂纹萌生于试样表面或近表面的铸造缺陷处;压铸镁合金AM50HP和AZ91HP在大气环境中具有疲劳极限,其值分别约为100MPa和90MPa,而在模拟海水环境中该两种压铸镁合金均不存在疲劳极限;模拟海水严重恶化压铸镁合金AM50HP和AZ91HP的疲劳性能,并且随着施加载荷的降低,影响加剧;特别地,研究发现模拟海水对压铸AM50HP疲劳性能的恶化程度较压铸镁合金AZ91HP更为严重,且这种影响趋势与该两种镁合金的机械化学性能相一致.     

电化学辅助沉积KH-570硅烷对AZ31B镁合金耐蚀性能的影响

采用电化学辅助沉积方法对AZ31B镁合金进行硅烷化处理,借助于动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学测试手段研究了γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)添加量对膜层质量及耐蚀性能的影响,并比较了利用羟基磷灰石(HA)颗粒、铈盐离子(Ce3+)两种改性物质改良硅烷溶液后所制得膜层的质量及耐蚀性能.结果表明:AZ31B镁合金经电化学辅助沉积硅烷处理后,表面生成一层均匀而致密的硅烷透明膜层,有效地减缓了镁合金的腐蚀行为,促使其自腐蚀电流密度大大降低;在硅烷电化学辅助沉积处理过程中,KH-570存在最佳添加量,当其添加体积约为8 mL时所制备出的硅烷膜层质量最好、耐蚀性能最佳;通过改良硅烷溶液,电化学辅助沉积制备的硅烷膜层质量进一步提高,Ce3+改良效果更佳.     

热轧AZ31镁合金温变形中的微观组织演变

在50~250℃的温度范围和1.4×10^-3~1.4×10^-1s^-1的应变速率范围内通过单向拉伸试验检验了热轧AZ31镁合金的温变形性能。通过光学显微镜和透射电镜观察了温变形中的微观组织演变。结果表明:在温变形的初始阶段,孪生为主要的变形机理和硬化机制。由孪生变形积聚的畸变能和非基滑移的启动导致了动态再结晶的形核与长大。应变速率的提高对动态再结晶的抑制是造成AZ31镁合金温变形中应变速率敏感性的原因。     

平均应力对AZ31B挤压镁合金棘轮行为的影响

为探讨非对称循环应力作用下镁合金的棘轮行为,对AZ31B挤压镁合金进行了室温下压-压应力控制的循环实验,研究了不同平均应力下AZ31B挤压镁合金棘轮应变及其演化过程,讨论了平均应力作用下循环变形过程的主导塑性变形机制及其对棘轮行为的影响。结果表明,AZ31B挤压镁合金在压-压循环过程中存在明显的棘轮现象,相比于位错滑移,孪生-去孪生机制对棘轮应变的形成起到关键作用,决定了棘轮应变的变化率。在平均应力为0、-45、-75、-135 MPa时,循环过程中形成的棘轮应变随平均压应力的增加而增加,经一定循环次数后趋于稳定,棘轮应变率随循环次数的增加先急剧下降后维持不变。     

AZ31B镁合金电子束焊接接头疲劳裂纹扩展速率分析

对AZ31B镁合金母材及其电子束焊接接头疲劳裂纹扩展速率进行研究,测试缺口位于母材、焊缝、热影响区(HAZ)时3组试验的裂纹扩展门槛值及扩展速率,并对3种试样疲劳裂纹扩展断口进行SEM分析.结果表明:缺口位于焊缝的裂纹扩展门槛值高于母材及HAZ,且疲劳裂纹扩展速率小于母材及HAZ.AZ31B镁合金母材及HAZ疲劳裂纹扩展断口都呈现河流状花样,为准解理脆性断口;焊缝的疲劳裂纹扩展断口中有许多撕裂棱、韧窝,表现出一定韧性,断口为以脆性为主的韧-脆混合断裂;随着裂纹扩展速率增大,三者断口中的解理台阶变粗大,疲劳条带变宽.     

氢氧化钠浓度对镁合金阳极氧化的影响

采用电压-时间曲线、全浸腐蚀实验、极化曲线法、X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)等方法研究了AZ91D镁合金在含不同浓度氢氧化钠溶液中的阳极氧化行为和膜层的成分、结构。结果表明,在本研究给定工艺中,AZ91D镁合金的阳极氧化过程可分为三个阶段:电火花出现之前的致密层生成阶段,少量小电火花出现的多孔层生成阶段,出现较大电火花的多孔膜层稳定生长阶段。阳极氧化过程中,随着NaOH浓度的升高,出现电火花的时间缩短,出现电火花的电压值降低,阳极氧化膜表面的颗粒变小、孔隙率减小,膜层厚度减小;阳极氧化膜的主要组成是MgO,并含有少量的Mg3B2O6;NaOH浓度对阳极氧化膜耐蚀性影响较大,当NaOH浓度为40g/L时,膜层的耐蚀性能最好。     

细晶AZ31镁合金高温压缩变形行为研究

通过Gleeble-1500试验机对坯料预先经过晶粒细化处理的AZ31镁合金圆柱体试样进行单向热压缩试验,压缩温度为300～450℃,应变速率.ε为0.01s-1,0.1s-1,1.0s-1,根据试样结果分析计算了本构方程中的各参数,获得了完整的镁合金高温本构方程,进一步分析了压缩试样的显微组织。结果表明:在本试验条件下,AZ31镁合金的热变形应力指数n为6.24,热变形激活能为177.2kJ/mol。压缩试样心部组织变形程度明显高于边缘;随着温度的升高,心部压缩组织发生明显的再结晶,新晶粒在晶界处形核并长大。     

交替盐雾环境下Ti-15-3钛合金与MT700/603B连接件的接触腐蚀行为

研究交替盐雾环境下Ti-15-3钛合金与MT700/603B碳纤维复合材料的接触腐蚀行为,分析碳纤维表面状态、缝隙宽度、腐蚀时间等对腐蚀敏感性和腐蚀特征影响。结果表明,缝隙宽度为0.06 mm时钛合金腐蚀最为严重。缝隙腐蚀和接触腐蚀相比,在相同腐蚀条件下后者的腐蚀失重速率、腐蚀氧化层面积均显著大于前者,表明钛合金接触腐蚀的腐蚀程度较缝隙腐蚀更为严重。Cr分布不均匀区域腐蚀更为严重。     

Gd、Y 对ZK60 镁合金腐蚀行为的影响

通过盐雾腐蚀实验并结合SEM和XRD分析,研究了稀土元素对锻造态ZK60镁合金腐蚀行为的影响.结果表明,ZK60合金耐蚀性较差,而在ZK60中添Gd、Y后的合金,其耐蚀性明显提高.腐蚀时间相同时,两种合金的微观腐蚀形貌不相同,ZK60合金腐蚀坑的形成时间较早(14 d),而添加Gd、Y后的ZK60合金腐蚀坑的形成时间较晚(21 d),添加Gd、Y后ZK60合金的腐蚀产物相对致密.两种镁合金的腐蚀产物均为Mg(OH)2,Mg(OH)2腐蚀产物膜极易发生开裂,形成网块状的腐蚀产物膜.腐蚀产物膜的进一步生长、开裂和脱落,加速了材料的腐蚀流失.     

AZ31/LA141搅拌摩擦搭接焊接头的组织与力学性能

为了扩大搅拌摩擦搭接焊在镁合金异种材料的市场应用范围,采用搅拌摩擦搭接焊工艺对AZ31镁合金和LA141镁锂合金进行焊接。借助光学显微镜、维氏硬度计和万能试验机等仪器设备研究了搅拌摩擦搭接焊接头的显微组织,测试了接头的显微硬度和剪切拉伸。结果表明,当旋转速度为1800 r/min,焊接速度在80～120 mm/min之间时,AZ31/LA141搅拌摩擦搭接焊成形良好,无明显缺陷。在相同的焊接工艺参数条件下,上层AZ31和下层LA141前进侧热机影响区的晶粒尺寸均小于后退侧热机影响区的晶粒尺寸,而前进侧热影响区却与之相反,其晶粒尺寸均大于后退侧热影响区的晶粒尺寸。当焊接速度变大时,上层AZ31和下层LA141前进侧热机影响区的晶粒尺寸均随之变小。上层AZ31和下层LA141焊核区的显微硬度值变化趋势不同,前者先变大后变小,而后者却呈现变大的趋势。AZ31/LA141搭接接头拉剪力随着焊接速度的增加呈现先增加后减小的趋势。     

磁控溅射DLC/SiC/Ti多层膜对镁合金摩擦磨损性能的影响

采用室温磁控溅射技术在镁合金(AZ91D)表面制备DLC/SiC/Ti(类金刚石/碳化硅/钛)多层膜(SiC,Ti为中间层),研究了薄膜的纳米压痕行为和膜基系统的摩擦磨损性能.试验结果表明:DLC薄膜具有低的纳米硬度(4.01GPa)和低的弹性模量(40.53GPa),但具有高的硬弹比(0.10);膜基系统具有好的摩擦磨损性能;在以氮化硅球为对磨件的室温干摩擦条件下摩擦系数平均约为0.19,与镁合金相比,磨损速率低了约三个数量级,膜基系统经3.5h磨损后,未出现裂纹和剥落,显著改善了镁合金的抗磨损性能.     

AZ91D镁合金表面复合镀层局部腐蚀现象解析及化学镀Ni-P-Cu的研究

采用SEM-EDX和光学显微镜等分析手段,研究了AZ91D镁合金化学镀Ni-P/电镀Cu/Ni/Cr复合镀层盐雾试验时局部严重腐蚀的原因.研究发现,AZ91D镁合金基体的孑L隙缺陷是由于其在化学镀和电镀过程中,缺陷处未能形成致密镀层而出现凹陷贯穿性的微孔所致.在此基础上,探讨了加入微量Cu的化学镀Ni-P工艺,Cu能显著细化镀层胞状组织尺寸,抑制表面胞状凸起;极化曲线和盐雾测试表明Cu微合金化的Ni-P镀层能明显改善Ni-P化学镀层的耐蚀性能.     

AZ31镁合金A-TIG焊的研究

针对AZ31镁合金，研究了在A—TIG焊中单一成分的活性剂和涂敷量对焊缝成形的影响。结果表明，与无活性剂的焊缝相比，活性剂TiO2、SiO2、Cr2O3、CdCl2和CaCl2能够有效地增加镁合金焊缝的熔深和深宽比。但涂敷有氟化物的镁合金焊缝熔深没有增加，涂敷CaF2的焊缝甚至出现开裂现象。在AZ31镁合金的焊接中，活性剂CdCl2的效果最好。     

等径弯曲通道变形镁合金的搅拌摩擦焊接

研究了等径弯曲通道变形AZ31镁合金的搅拌摩擦焊工艺,对焊缝的成形特点和力学性能进行了分析.试验结果表明,对厚为15mm的等径弯曲通道变形AZ31镁合金板,工艺参数对焊缝成型有很大的影响,成型性能对焊接速度的敏感程度较铝合金板要大,当焊接速度为37.5mm/min和搅拌头旋转速度为750r/min时,可以获得较好的焊接质量.     

热处理对AZ80镁合金疲劳性能的影响

通过对AZ80镁合金进行总应变幅控制下的室温低周疲劳实验,研究其在热锻、时效态(T5)、固溶时效态(T6)三种不同热处理状态下的循环应力响应、疲劳寿命和循环应力-应变行为。结果表明:在三种不同的热处理制度下,AZ80镁合金大体上都表现为循环应变硬化现象;此外,AZ80镁合金的应变疲劳寿命与塑性应变幅、弹性应变幅之间的关系分别服从Coffin-Manson和Basquin关系式。随着外加总应变幅的不断增大,其疲劳寿命减少。在0.3%的最小外加总应变幅下,AZ80热锻态的疲劳寿命最长;在0.9%的最大外加总应变幅下,AZ80-T5的疲劳寿命最长,而热锻态最短。此外,对疲劳断口形貌的观察结果表明,疲劳裂纹萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展。