• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      AZ系列鎂合金熱模擬擠壓組織均勻性研究

      2013-12-01 06:38:10蔣顯全程仁菊劉文君
      材料工程 2013年9期
      關(guān)鍵詞:再結(jié)晶鎂合金條帶

      李 權(quán),楊 錦,蔣顯全,程仁菊,劉文君,曾 斌

      (重慶市科學(xué)技術(shù)研究院,重慶401123)

      鎂合金具有高比強(qiáng)度、比剛度以及低密度,用于結(jié)構(gòu)材料具有很大的發(fā)展?jié)摿?。近年來,鎂合金正逐漸得到重視[1-5]。鎂-鋁-鋅系鎂合金,如 AZ31,AZ61和AZ91,作為擠壓變形鎂合金在商業(yè)應(yīng)用上很受歡迎,AZ10鎂合金是專為高塑性和快速擠壓而設(shè)計(jì)的一種鎂合金。眾所周知,擠壓制品的截面微觀結(jié)構(gòu)一般具有不對(duì)稱性,而微觀結(jié)構(gòu)均勻的合金具有良好的力學(xué)性能,尤其是具有高塑性。鎂-鋁-鋅系列鎂合金是常用的變形鎂合金,而合金元素含量、均勻化預(yù)處理和擠壓比是微觀組織均勻性的主要影響因素,因此,研究AZ系列鎂合金擠壓制品的微觀組織均勻性具有重大意義。本工作主要對(duì)AZ10,AZ31,AZ61和AZ91鎂合金的擠壓組織均勻性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

      1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

      從AZ10,AZ31,AZ61和AZ91鎂合金半連續(xù)鑄錠(φ124mm)的相同部位切取試樣,其化學(xué)成分如表1所示。將切取的試樣加工成φ9mm×10mm的圓筒形擠壓試樣,并將試樣分為經(jīng)過400℃/12h均勻化預(yù)處理和未均勻化預(yù)處理兩種。利用自行設(shè)計(jì)的熱模擬擠壓實(shí)驗(yàn)裝置(圖1)在Gleeble1500D熱模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行模擬擠壓實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置包括擠壓桿、擠壓筒、擠壓模、支持座等(圖2),試樣的溫度由熱電偶測(cè)試和計(jì)算機(jī)控制。熱模擬擠壓工藝:擠壓溫度為390℃,擠壓速率為10mm/min,保溫時(shí)間為5min。分別將AZ10,AZ31,AZ61和AZ91均勻化預(yù)處理與未均勻化的擠壓試樣進(jìn)行熱模擬擠壓實(shí)驗(yàn)。

      表1 AZ系列鎂合金的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)Table 1 The chemical composition of AZ series alloys(mass fraction/%)

      圖1 模擬擠壓裝置實(shí)物圖Fig.1 Simulation extrusion device

      2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

      2.1 擠壓比對(duì)AZ系列鎂合金組織均勻性的影響

      未均勻化預(yù)處理的AZ31鎂合金在擠壓比分別為6.25,13,20.25和25的條件下進(jìn)行熱模擬擠壓實(shí)驗(yàn),縱剖面的微觀結(jié)構(gòu)如圖3所示。將四個(gè)不同擠壓比的擠壓制品縱剖面的邊部區(qū)域(圖2中①所示)和心部區(qū)域(圖2中②所示)微觀組織進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明,顯微組織的邊部區(qū)域與心部區(qū)域是不同的,微觀結(jié)構(gòu)的邊部區(qū)域?yàn)橄鄬?duì)較均勻的細(xì)小晶粒,心部區(qū)域在相應(yīng)的擠壓下,具有極少數(shù)的白色島狀組織,為未完全再結(jié)晶的區(qū)域,從邊部到心部,白色島狀組織逐漸增多。尤其在擠壓比為6.25和13時(shí),邊部區(qū)域到心部區(qū)域的白色島狀組織較明顯,只有少數(shù)地區(qū)發(fā)生足夠的變形和完整的結(jié)晶,微觀結(jié)構(gòu)很不均勻。當(dāng)擠壓比為20.25和25時(shí),白色島狀組織所占的面積較少,心部的微觀組織變得均勻,再結(jié)晶顆粒無處不在,微觀組織趨于均勻。由此可知隨著擠壓比的增大,白色島狀組織所占的面積逐漸減小,組織逐漸均勻。未均勻化預(yù)處理的AZ系列鎂合金在擠壓比為20.25及以上時(shí),組織的均勻性較好。

      圖2 模擬擠壓裝置及坯料裝配圖Fig.2 Simulation extrusion device and assembly blanks

      圖3 AZ31鎂合金不同擠壓比條件下的微觀組織 (a)邊部組織;(b)心部組織;(1)λ=6.25;(2)λ=13;(3)λ=20.25;(4)λ=25Fig.3 The micro structure of AZ31magnesium alloy under different extrusion ratio(a)micro structure of the edge;(b)micro structure of the center;(1)λ=6.25;(2)λ=13;(3)λ=20.25;(4)λ=25

      2.2 Al含量及均勻化預(yù)處理對(duì)AZ系列鎂合金組織均勻性的影響

      將不同Al含量的AZ10,AZ31,AZ61和AZ91均勻化預(yù)處理與未均勻化試樣分別在擠壓比為20.25、擠壓溫度為390℃、擠壓速率為10mm/min下進(jìn)行熱模擬擠壓實(shí)驗(yàn)。擠壓制品縱剖面邊部區(qū)域與心部區(qū)域的微觀組織如圖4所示。

      由圖4可知,AZ10均勻化與未均勻化的擠壓制品晶粒尺寸分別為20μm和15μm,邊部區(qū)域與心部區(qū)域的微觀組織非常相似,均為再結(jié)晶的細(xì)晶粒,邊緣區(qū)和中心區(qū)均未發(fā)現(xiàn)白色條紋,但有一些顆粒具有較大的尺寸。

      圖4 AZ系列鎂合金均勻化與未均勻化的微觀組織(a)AZ10;(b)AZ31;(c)AZ61;(d)AZ91;(1)均勻化邊部;(2)均勻化心部;(3)未均勻化邊部;(4)未均勻化心部Fig.4 Microstructure of homogenized and nonhomogenized AZ series Mg alloys(a)AZ10;(b)AZ31;(c)AZ61;(d)AZ91;(1)edge area of homogenized;(2)central area of homogenized;(3)edge area of nonhomogenized;(4)central area of nonhomogenized

      AZ31,AZ61,AZ91鎂合金均勻化預(yù)處理與未均勻化的擠壓制品邊緣區(qū)域與中心區(qū)域的微觀組織存在較大差異,其中均勻化的AZ31,AZ61,AZ91鎂合金擠壓組織比較均勻,均為再結(jié)晶的晶粒,其中也包含一些異常長(zhǎng)大的晶粒,平均晶粒尺寸分別為12,8,9μm,均比AZ10均勻化擠壓制品的晶粒要細(xì);而擠壓前未經(jīng)均勻化的AZ31,AZ61,AZ91鎂合金擠壓制品的微觀組織具有狹隘的條紋,并被再結(jié)晶顆粒包圍,從邊緣到心部,擠壓條紋逐漸增多,且隨著Al含量的增加,擠壓條紋逐漸變窄且細(xì),即AZ91的擠壓條紋比AZ61的細(xì),AZ61的擠壓條紋比AZ31的細(xì)??傊?,AZ31,AZ61,AZ91未均勻化的擠壓制品微觀組織不均勻,但晶粒非常細(xì)小,晶粒尺寸分別為11,5,4μm。

      從圖4可以看出,擠壓前均勻化預(yù)處理和合金含量對(duì)AZ系列鎂合金的組織均勻性影響明顯。擠壓前經(jīng)均勻化預(yù)處理的熱擠壓變形組織更均勻,但平均晶粒尺寸更大;未經(jīng)均勻化的熱擠壓合金組織存在擠壓條紋,組織均勻性差,但平均晶粒度更小。AZ系列鎂合金經(jīng)熱擠壓后的再結(jié)晶晶粒平均尺寸與合金含量的關(guān)系如圖5所示,擠壓前經(jīng)均勻化預(yù)處理的AZ系列合金組織均勻性較好,但平均晶粒尺寸較大,其中Al含量為6%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)時(shí)合金的平均晶粒尺寸最小。未經(jīng)均勻化預(yù)處理的AZ系列合金擠壓后,再結(jié)晶的晶粒平均尺寸更細(xì)小,隨著Al含量的增加,晶粒尺寸逐漸減小,且未再結(jié)晶的變形條帶數(shù)量減少,寬度變小,分布更均勻,其中Al含量為6%時(shí)的AZ61合金組織均勻性最好。

      2.3 合金的變形條帶及混晶組織分析

      圖5 Al含量和均勻化預(yù)處理對(duì)晶粒尺寸的影響Fig.5 Effects of Al content and homogenization on the grain size of extruded AZ series alloys

      熱擠壓態(tài)合金中的未再結(jié)晶變形條帶破壞基體均勻性,對(duì)力學(xué)性能具有不利影響,本工作對(duì)其結(jié)構(gòu)和成因進(jìn)行了分析。圖6(a)為AZ61未經(jīng)過均勻化處理而擠壓的變形組織SEM形貌,顯示該變形條帶被周圍的再結(jié)晶細(xì)晶粒所包圍,呈吞噬態(tài)勢(shì),以此趨勢(shì)發(fā)展,變形條帶將被周圍的再結(jié)晶細(xì)晶粒逐漸吞滅,直到轉(zhuǎn)變成若干等軸的大晶粒,只是因擠壓變形溫度較低、變形后溫度降低過快或變形能不足的原因而未發(fā)生再結(jié)晶,致使變形后的組織停滯在未變形的條帶狀態(tài),如圖6(b)所示。變形條帶的長(zhǎng)度方向與擠壓方向基本一致,條帶中存在一些平行條紋,平行條紋與擠壓方向約成45°的傾角,見圖6(c)。長(zhǎng)條狀晶粒內(nèi)部的平行條紋是由變形產(chǎn)生的晶內(nèi)亞結(jié)構(gòu),因變形儲(chǔ)藏能不足而未完成再結(jié)晶,殘留了變形組織特征。沿該變形條帶寬度方向進(jìn)行能譜線掃描,分析其化學(xué)成分分布,結(jié)果如圖6(d)~(f)所示:變形條帶相對(duì)于鄰近的完全再結(jié)晶等軸晶粒區(qū)域,所含合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)更低。說明在熱擠壓變形中,AZ系列合金α固溶體中合金元素含量不均勻時(shí),元素含量較高的區(qū)域更易于在熱擠壓變形過程中發(fā)生再結(jié)晶。

      圖6 AZ61未均勻化擠壓合金的SEM 形貌(a),(b),(c)及能譜線掃描分析(d),(e),(f)Fig.6 SEM morphology(a),(b),(c)and line scanning analysis(d),(e),(f)of extruded AZ61alloy without homogenization

      鎂屬于密排六方晶體結(jié)構(gòu),室溫下α-Mg相的塑性變形只有(0001)1個(gè)滑移面和該面上的,和密排方向組成的3個(gè)滑移系,在200℃以上鎂及其合金第一類角錐面{1011}上的滑移系可以開動(dòng),225℃以上第二類角錐面{1012}上的滑移系也可以開動(dòng)[6-8]。在實(shí)驗(yàn)所用的390℃擠壓可以激活棱柱面{1011}〈1120〉滑移系,開動(dòng)第二類角錐面滑移系,提供協(xié)調(diào)任意方式形變所需的5個(gè)獨(dú)立滑移系;合金可通過滑移實(shí)現(xiàn)持續(xù)塑性形變及熱變形過程中的再結(jié)晶,但α-Mg相的合金含量及未溶共晶化合物的存在,會(huì)造成合金各局部區(qū)域塑性變形方式的改變和變形程度的差異以及再結(jié)晶發(fā)生先后及程度的差異,最終導(dǎo)致變形組織局部不均勻[9-11]。

      AZ系列鎂合金在熱擠壓變形中經(jīng)受極大程度的變形,首先形成纖維狀變形組織,在擠壓應(yīng)力和熱能作用下,纖維狀條帶內(nèi)部由位錯(cuò)滑移形成如圖6(c)所示的亞晶結(jié)構(gòu),進(jìn)而通過亞晶合并機(jī)制形成較大尺寸的大角度亞晶,隨后通過晶界遷移,亞晶進(jìn)一步合并和轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,最終形成大角度晶粒,如圖4(b)所示。在熱擠壓過程中,合金元素含量高的區(qū)域,因溫降和形變誘導(dǎo)等原因,更容易形成Mg17Al12等第二相粒子,第二相粒子阻礙位錯(cuò)的滑移而形成位錯(cuò)纏結(jié),利于積蓄較大的變形儲(chǔ)藏能,促進(jìn)再結(jié)晶的形核[12,13]。因此,當(dāng)合金的成分均勻化不充分時(shí),合金含量高的區(qū)域在熱變形中將優(yōu)先發(fā)生再結(jié)晶,并消耗大量的變形儲(chǔ)藏能,使得相鄰的合金含量低的區(qū)域因驅(qū)動(dòng)能不足而遲滯再結(jié)晶的進(jìn)行,殘留下變形條帶。另一方面,低合金含量的區(qū)域隨著時(shí)間的延續(xù)完成了再結(jié)晶,但是由于高合金濃度的區(qū)域再結(jié)晶優(yōu)先發(fā)生,并因軟化而使變形抗力降低,在后續(xù)的變形中易于優(yōu)先獲得足夠的變形量而發(fā)生再結(jié)晶,獲得極細(xì)小的再結(jié)晶組織,而使得合金產(chǎn)生如圖4所示的混晶組織。

      由上述分析可知,AZ系列鎂合金經(jīng)過均勻化退火處理,尤其經(jīng)過充分的成分均勻化形成單一的α-Mg固溶體,有利于避免變形合金中殘留未再結(jié)晶條帶組織,從而避免形成再結(jié)晶混晶組織,可獲得均勻的熱變形再結(jié)晶組織。

      3 結(jié)論

      (1)AZ系列鎂合金擠壓制品的微觀組織邊部區(qū)域與心部區(qū)域存在差異,邊部組織較均勻,均為再結(jié)晶的細(xì)晶粒,而心部組織不均勻,存在部分白色島狀組織。隨著擠壓比的增大,白色島狀組織所占的面積比逐漸減小,組織逐漸均勻,當(dāng)擠壓比為20.25及以上時(shí),AZ系列鎂合金的不均勻微觀結(jié)構(gòu)基本被消除,組織的均勻性較好。

      (2)AZ系列鎂合金在390℃擠壓比為20.25時(shí),擠壓前經(jīng)均勻化預(yù)處理的擠壓組織均勻性較好,但平均晶粒尺寸更大,其中Al含量為6%時(shí)的合金平均晶粒尺寸最小。未經(jīng)均勻化的擠壓變形組織存在殘留變形條紋,組織均勻性差,但再結(jié)晶的晶粒平均尺寸更細(xì)小,隨著Al含量的增加,擠壓前未經(jīng)均勻化預(yù)處理的合金晶粒度變化更顯著,AZ系列鎂合金擠壓組織未再結(jié)晶的變形條帶數(shù)量減少,寬度變小,分布更均勻,其中Al含量為6%時(shí)的AZ61合金組織均勻性最好。

      (3)AZ系列鎂合金在成分均勻化不充分時(shí),合金含量低區(qū)域易產(chǎn)生未再結(jié)晶的變形條帶;高合金含量區(qū)域再結(jié)晶易優(yōu)先發(fā)生,形成極細(xì)晶粒條帶,產(chǎn)生混晶組織。

      [1]GEIGER M,MERKLEIN M.Sheet metal forming-a new kind of forge for the future[J].Key Eng Mater,2007,344:9-20.

      [2]SCHUMANN S.The paths and strategies for increased magnesium applications in vehicles[J].Materials Science Forum,2005,488-489:1-8.

      [3]PALUMBO G,SORGENTE D,TRICARICO L.Numerical-experimental analysis of thin magnesium alloy stripes subjected to stretch-bending[J].Journal of Materials Processing Technology,2008,201(1-3):183-188.

      [4]BALLONI L,SPIGARELLI S,EVANGELISTA E,etal.Hot work ability and constitutive equations of ZM21magnesium alloy[J].Key Engineering Materials,2008,367:79-86.

      [5]SWIOSTEK J,LETZING D,KAINER K U.Hydrostatic extrusion at 100℃and its effect on the grain size and mechanical properties of magnesium alloys[J].Metal Science and Heat Treatment,2006,48(11-12):499-503.

      [6]DALE L,MATTHEW R B.Extrusion limits of magnesium alloys[J].Metallurgical and Materials Transactions A,2007,38(12):3032-3041.

      [7]黎文獻(xiàn).鎂及鎂合金[M].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社,2005.

      [8]曾小勤,丁文江,姚正裔,等.Mg-Zn-Al系合金組織和力學(xué)性能[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),2005,39(1):46-51.ZENG X Q,DING W J,YAO Z Y,etal.The micro structure and mechanical properties of Mg-Zn-Al alloys[J].Journal of Shanghai Jiaotong University,2005,39(1):46-51.

      [9]宋成猛,彭建,劉天模.AZ10鎂合金均勻化退火工藝研究[J].材料導(dǎo)報(bào),2007,21(5A):382-384.SONG C M,PENG J,LIU T M.Investigation on homogenizing of AZ10magnesium alloy ingot[J].Materials Review,2007,21(5A):382-384.

      [10]謝建新,劉靜安.金屬擠壓理論與技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2001.1-7.

      [11]彭建,王中國(guó),劉虹,等.退火工藝對(duì)AZ61鎂合金鑄坯組織及加工性能的影響[J].材料導(dǎo)報(bào),2007,21(5A):378-379.PENG J,WANG Z G,LIU H,etal.Effects of annealing process on micro structure and mechanical properties of AZ61 magnesium alloy ingot[J].Materials Review,2007,21(5A):378-379.

      [12]鐘皓,陳琪,閆蘊(yùn)琪,等.AZ31鎂合金的熱擠壓組織與力學(xué)性能分析[J].輕金屬,2007,(3):52-55.ZHONG H,CHEN Q,YAN Y Q,etal.Analysis of micro structures and mechanical properties of hot extruded AZ31magnesium alloy[J].Light Metals,2007,(3):52-55.

      [13]徐春杰,張忠明,郭學(xué)鋒,等.熱擠壓AZ91D鎂合金的組織與力學(xué)性能[J].西安理工大學(xué)學(xué)報(bào),2005,21(4):356-360.XU C J,ZHANG Z M,GUO X F,etal.Microstructure and mechanical properties of extruded AZ91Dalloy[J].Journal of Xi’an University of Technology,2005,21(4):356-360.

      猜你喜歡
      再結(jié)晶鎂合金條帶
      先進(jìn)鎂合金技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇在滬召開
      AZ91D鎂合金磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜的制備與表征
      ?;に噷?duì)低溫Hi-B鋼初次及二次再結(jié)晶的影響
      上海金屬(2016年3期)2016-11-23 05:19:38
      基于條帶模式GEOSAR-TOPS模式UAVSAR的雙基成像算法
      鎂合金的化學(xué)表面處理探討
      鑄態(tài)30Cr2Ni4MoV鋼動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為研究
      大型鑄鍛件(2015年1期)2016-01-12 06:32:58
      基于 Savitzky-Golay 加權(quán)擬合的紅外圖像非均勻性條帶校正方法
      我國(guó)鎂及鎂合金相關(guān)項(xiàng)目獲國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)
      Cu元素對(duì)7XXX 系列鋁合金再結(jié)晶的影響
      上海金屬(2014年3期)2014-12-19 13:09:04
      Q460GJE鋼形變奧氏體的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為研究
      上海金屬(2014年3期)2014-12-19 13:09:03
      鲁甸县| 行唐县| 普洱| 东平县| 郯城县| 体育| 武平县| 湖北省| 瑞金市| 黄龙县| 万源市| 晋江市| 安福县| 房山区| 宜城市| 澜沧| 仁怀市| 永春县| 耿马| 淮北市| 加查县| 青神县| 刚察县| 上思县| 自贡市| 青河县| 阳春市| 榆树市| 五台县| 乌拉特中旗| 贺兰县| 尚志市| 乌兰浩特市| 威海市| 淳化县| 两当县| 寻乌县| 丹江口市| 上犹县| 南宫市| 英超|