关键词： 材料合成与加工工艺   镁合金   搅拌摩擦加工   表面改性  

摘要： 为改善镁合金表面的微观组织和力学性能,利用搅拌摩擦加工技术对Mg-3.4Al-0.8Zn-0.4Sn镁合金进行了表面改性。采用无针搅拌头,分别设置不同行进速度和旋转速度,通过分析热循环过程、观察表面改性层宏观形貌、进行微观组织表征以及显微硬度测量,研究了工艺参数对表面改性层的影响规律。研究结果表明:表面改性区可分为搅拌层、旋转流动层、过渡层以及热机械影响层;随着行进速度增加,热循环时间缩短且峰值温度降低,表面改性层的厚度减小,平均晶粒尺寸减小,显微硬度增大;随着旋转速度的增加,加工区域峰值温度升高,表面改性层的厚度增大,平均晶粒尺寸增大,显微硬度减小;各工艺参数下获得的改性层相比于母材晶粒明显细化,硬度有所增大。

关键词： AZ31镁合金   疲劳变形   孪晶   微观组织   断口形貌  

摘要： 利用扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术研究了室温条件下AZ31镁合金在不同加载频率(3和30 Hz)和不同应力幅值(90,95,100,105,110 MPa)疲劳变形后的组织演变规律及断口形貌特征。结果表明:随着加载应力增加,基体内残余孪晶数量增加,残余孪晶主要以{1012}拉伸孪晶形式存在。随着应力幅值的增加晶粒逐渐细化,这是由于在循环过程中,拉伸孪晶演变诱导晶粒细化。随着应力幅值的增加,织构强度显著减弱,这与试样疲劳后的再结晶机制有关。通过对试样疲劳断口的分析,发现孪晶片层处容易引起裂纹萌生,随着应力的增加,试样中裂纹扩展区面积逐渐减小,在疲劳裂纹扩展区观察到明显的疲劳辉纹。最终断裂区表面粗糙,主要存在韧窝、撕裂脊以及二次裂纹等形貌。在最终断裂区可观察到韧窝,韧窝尺寸随着循环应力的增加,在较高加载频率下,韧窝的尺寸与数量均减小。

关键词： AZ80镁合金   热挤压板材   金相组织   显微硬度   抗拉强度  

摘要： 对热挤压AZ80镁合金板材进行了金相组织、显微硬度、拉伸及断口扫描试验,探讨了热挤压板材的组织与力学性能。结果表明:板材纵向组织偏析严重,板材边缘组织与板材中心组织差异较大,板材中心组织纵向延伸较大,具有很强方向性,而板材横向组织差异不明显;同时显微硬度值在板材边缘较小,而在板材内部较大,在厚度方向呈两边小中间大的分布,这些表明板材具有明显的各向异性;板材纵向抗拉强度高达384 MPa,伸长率较低,为10.81%;板材断口微观形貌呈现内部很深的卵性韧窝,属于韧性断裂。

关键词： 激光技术   激光微织构   润湿性   盐雾腐蚀   热处理   腐蚀层  

摘要： 镁合金具有比强度高、可加工性好等优势,但其耐蚀性欠佳,成为阻碍其进一步推广应用的瓶颈。采用纳秒激光在AZ91D镁合金表面进行微织构加工,并辅以低温热处理,获得了不同润湿性的表面。通过表征不同润湿性镁合金的表面形貌和成分、静态接触角以及耐蚀性,研究了镁合金表面激光调控润湿性的方法以及镁合金耐蚀性提高的机理。实验结果表明:激光加工和后续的低温热处理促使表面的C元素含量升高;表面形貌和表面C元素可以协同调控表面的润湿性;激光加工可以促使镁合金表面形成氧化膜,有助于提升镁合金的抗盐雾腐蚀能力;亲水性微织构表面的耐蚀性优于原始表面;超疏水Cassie表面具有优异的抗盐雾腐蚀性能,这是由于盐雾液滴在其表面的停留时间短。

关键词： AZ31镁合金   微弧氧化   磁控溅射   腐蚀防护   复合膜  

摘要： 在AZ31镁合金表面制备了含P、Sr、F、Ca等元素的微弧氧化膜层,再利用磁控溅射技术对膜层进行后处理,实现了钽纳米薄膜的均匀沉积,对微弧氧化涂层微孔和微裂纹形成有效封闭;利用SEM、EDS、XRD等手段分析膜层微观形貌、元素组成;并通过电化学测试和浸泡实验测试复合膜层的耐腐性能。结果表明:钽薄膜改善了微弧氧化膜表面结构,弥补了微弧氧化的不足。复合膜层的腐蚀电流密度相比AZ31基底至少降低了7个数量级,比微弧氧化涂层降低了5个数量级,腐蚀电压也有相应的提高。

关键词： 轻量化   磁脉冲压接/胶接复合连接   力学性能   盐雾腐蚀试验  

摘要： 面向汽车传动轴中轻量化材料的使用与连接需求,提出了一种6061-T6铝合金和AZ31B镁合金轴叉的磁脉冲压接/胶接复合连接工艺。通过改变放电次数、槽倾角和放电能量等工艺参数,对比分析了不同工艺下胶接接头、磁脉冲压接接头和磁脉冲压接/胶接复合连接接头力学性能的变化规律,并通过显微观测探究了不同试验参数对铝/镁合金接头性能的影响和机理。通过中性盐雾腐蚀试验观察了接头在不同周期下的腐蚀产物和形貌变化。结果表明,磁脉冲压接/胶接复合连接工艺能够实现镁合金和铝合金的高质量连接,放电能量25 kJ、槽倾角90°、放电3次时,接头最大扭矩达到1479.30 N·m;铝合金外管和镁合金槽底面的贴合区域长度随放电次数和槽倾角的增大而增加;胶粘剂的加入有利于降低接头的腐蚀速度。

关键词： AZ80A镁合金   二次开发   热锻成形   正交试验   数值模拟  

摘要： 以经均匀化处理后的铸态AZ80A镁合金的本构模型和动态再结晶(DRX)模型为基础,基于DEFORM-3D软件进行二次开发,通过正交试验设计,研究了铸态AZ80A镁合金直齿锥齿轮的最优热锻成形工艺参数,并对其进行验证和分析。结果表明,最优的工艺参数组合为:模具温度为623 K,坯料温度为693 K,摩擦因子为0.2,模具速度为0.5 mm/s.在该工艺下进行热锻成形,锻件大部分区域发生完全动态再结晶(DRX),齿形处平均晶粒尺寸小于10μm,锻件成形效果良好。

关键词： AZ31镁合金   弯曲限宽矫直   拉伸孪晶   力学性能   各向异性  

摘要： 目的制备双峰织构类型的AZ31镁合金板,以改善板材微观组织和弱化基面织构,研究微观组织对力学性能各向异性的影响规律,以提高镁合金板材的成形性能。方法通过弯曲限宽矫直技术对0°、30°和60°轧向切样的板材进行热加工以预制拉伸孪晶,获得双峰织构类型的AZ31镁合金板材,通过EBSD获取板材的微观组织。对RD、45°和TD方向的原始板材进行室温单向拉伸实验,获得板材的工程应力-应变曲线及力学性能参数,并计算r值(塑性应变比)与n值(应变硬化指数)。结果弯曲限宽矫直技术可诱发大量拉伸孪晶形成ED偏转织构,将偏转织构与基面织构共存的板材称为双峰织构类型AZ31镁合金板材。拉伸孪晶的出现显著细化了晶粒,弱化了基面织构强度,使板材的屈服强度下降,极大提升了材料塑性。其中30°轧向切样的板材ND面塑性力学性能各向异性的改善效果最好,其r值最小、n值最大。结论双峰织构类型能够弱化AZ31镁合金板材基面的织构强度,提高材料塑性。拉伸孪晶含量越高,板材的强度与塑性越好,力学性能各向异性的改善效果也越显著。

关键词： 粉体   爆炸   安全   铝镁合金粉尘   抑爆剂   爆炸特性  

摘要： 铝镁合金在抛光打磨过程中,存在一定的粉尘爆炸危险性。为了减小铝镁合金粉尘爆炸事故的危害,选取三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)对铝镁合金粉尘的抑爆特性进行研究。利用20 L爆炸球及热分析实验,分析MPP对铝镁合金粉尘爆炸特性的抑制效果。结合爆炸产物化学成分分析和官能团变化情况,分析MPP抑制铝镁合金粉尘爆炸机理。研究结果表明,70%(质量)的MPP添加量的铝镁合金粉尘可实现完全抑爆。MPP分解反应本身为吸热反应,生成惰性气体NH_(3)、H_(2)O和CO_(2),降低了反应体系的氧浓度。抑爆过程中,聚磷酸本身还原成磷酸,反应生成物可与活性基团反应。MPP抑制Al氧化生成AlO基团的效果,明显优于其抑制Mg的氧化反应。研究结果为铝镁合金粉尘事故工业预防提供数据支撑及理论依据。

关键词： 电源模式   镁合金   微弧氧化   生物膜层   性能  

摘要： 目前对不同电源模式下微弧氧化制备生物膜层的研究较少。为此,采用全阶段恒压、全阶段恒流、恒压-恒流、恒流-恒压4种电源模式在ZK60镁合金基体表面制备微弧氧化生物膜层,实时记录并分析了不同电源模式下反应过程中电压/电流随时间的变化情况,并采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)及共聚焦显微镜等手段考察了不同电源模式下获得的微弧氧化生物膜层的物相、膜层微观组织结构、膜层元素分布、膜层表面粗糙度及膜层表面接触角等。结果表明:4种模式下制备的微弧氧化膜层物相为Mg、MgO及Ca_(3)(PO_(4))_(2)等钙磷产物。但电源模式不同,膜层厚度及耐蚀性能均不同。由于后期击穿力不足,恒压模式下制备的生物膜层厚度最小,远小于其他3种电源模式下制得的膜层的,该模式下制得的微弧氧化生物膜层粗糙度也最小。恒流模式由于后期能量过高导致部分膜层脱落,膜层质量较差。恒压-恒流模式则避免了单一恒压和单一恒流模式的缺陷,该复合模式下制备的膜层与其他电源模式下制备的膜层相比,具有微观形貌均匀致密的特点,厚度较大,约为55μm。电化学测试显示,该复合模式下制备的微弧氧化生物膜层具有较好的耐腐蚀性能,同时该复合模式能耗最低,符合节能降耗的要求。此外,恒压-恒流复合模式下制备的微弧氧化生物膜层还具有较好的生物相容性。