亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        鎂合金的強(qiáng)韌化研究新進(jìn)展

        2021-11-30 03:06:05李士杰
        中國(guó)金屬通報(bào) 2021年14期
        關(guān)鍵詞:鎂合金細(xì)化晶粒

        李士杰

        (華北理工大學(xué)以升創(chuàng)新教育基地,河北 唐山 063210)

        鎂及鎂合金是迄今在工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,能更好的滿足人們對(duì)材料的要求。鎂合金材料的高抗沖擊能力,優(yōu)良的切削性能,優(yōu)異的切削性能,高比強(qiáng)度和比剛度以及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),使其比其他的金屬材料具有更大的發(fā)展?jié)摿?。鎂合金材料能夠更好的在數(shù)碼產(chǎn)品、武器裝備、航天飛機(jī)以及治理環(huán)境污染等方面代替其他材料[1]。國(guó)外的許多國(guó)家已經(jīng)開始加快研究高性能鎂合金的進(jìn)程。

        鎂合金的晶體結(jié)構(gòu)是密排六方,這也是影響鎂合金性能的重要因素。目前,鎂合金根據(jù)合金化元素主要形成了添加Zn 的AZ 系列、添加Mn 的AM 系列、添加RE 的AE 系列、添加Zn 和Zr 的ZK 系列等。以傳統(tǒng)的三種強(qiáng)化方式(細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化以及析出強(qiáng)化等)為基礎(chǔ),逐步形成添加合金元素、優(yōu)化熱處理工藝、細(xì)化晶粒等手段來(lái)提高鎂合金的綜合力學(xué)性能。以下主要對(duì)鎂合金的強(qiáng)韌化方式進(jìn)行闡述。

        1 鎂合金的細(xì)晶強(qiáng)化

        鎂合金和大部分結(jié)構(gòu)金屬材料類似,可以通過(guò)細(xì)化晶粒尺寸來(lái)提高鎂合金的力學(xué)性能。鎂合金的屈服強(qiáng)度與晶粒尺寸的關(guān)系可用著名的霍爾-公式表示:,式中:代表單晶屈服強(qiáng)度,d 代表平均晶粒尺寸,K 代表霍爾-佩奇系數(shù),只與材料種類有關(guān)。對(duì)于鎂合金,K 的取值一般在280 至320 之間,比鋁合金的K 值(68MPa·m 左右)大得多[2]。由此可見細(xì)晶強(qiáng)化能夠很大幅度的提高鎂合金的力學(xué)性能。目前,經(jīng)鎂合金晶粒細(xì)化的主要工藝有:①大擠壓比熱擠壓、大變形鍛造鑄造合金;②ECAP 或扭轉(zhuǎn)應(yīng)變實(shí)現(xiàn)大塑性變形;③溫(冷)變形與動(dòng)、靜態(tài)再結(jié)晶相結(jié)合;④快速凝固(RS)粉末的粉末冶金(PM)工藝;⑤機(jī)加工碎屑擠壓壓制;⑥機(jī)械合金化、非晶化等。

        1.1 等通道擠壓

        等通道擠壓是前蘇聯(lián)科學(xué)家 Segal 在1981 年提出的。該方法的工藝結(jié)構(gòu)是由沿長(zhǎng)度方向截面保持不變的兩個(gè)相同的擠壓通道組成。這兩個(gè)加通道的截面形狀可根據(jù)需要來(lái)確定兩個(gè)加通道可采用一定的角度θ 來(lái)連接,一般情況下,90°=<θ<180°。在進(jìn)行等通道擠壓時(shí)坯料在壓力作用下,有一個(gè)擠壓通道進(jìn)入另一個(gè)擠壓通道,在經(jīng)過(guò)兩個(gè)通道的連接處時(shí),坯料將產(chǎn)生純剪切變形,但其截面保持不變。由于等通道擠壓方法可以在不改變坯料截面尺寸的條件下,進(jìn)行純剪切變形,因此等通道擠壓過(guò)程可以反復(fù)循環(huán)進(jìn)行,獲得巨大的總變形量。

        另一方面,等徑角擠壓工藝可以細(xì)化鎂合金的晶粒尺寸,甚至可以達(dá)到納米尺度,形成納米材料。在擠壓變形過(guò)程中,小角度織構(gòu)在剪切力的作用下旋轉(zhuǎn)變形為具有較大晶界角的亞細(xì)晶粒,晶粒開始破碎。在下一次轉(zhuǎn)變中,細(xì)小等軸晶粒出現(xiàn)在原始晶界和亞晶細(xì)晶界之間。將此技術(shù)與適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囅嘟Y(jié)合,可大大提高變形鎂合金的力學(xué)性能。

        1.2 半固態(tài)擠壓法

        半固態(tài)擠壓工藝,顧名思義就是將半固態(tài)的坯料(固液共存狀態(tài))裝入擠壓裝置進(jìn)行加工,使坯料流出并完全凝固,用這種工藝獲得的鎂合金材料斷面均一,性能優(yōu)異。由于材料在半固態(tài)(存在液態(tài))狀態(tài)變形,坯料的變形抗力比全是固態(tài)時(shí)小很多,所以需要的及壓力也很?。s為普通熱擠壓的20%~25%),這樣就可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)擠壓比,使產(chǎn)品獲得較高的密度。

        半固態(tài)形成枝結(jié)晶球化的機(jī)理是在鎂合金的凝固過(guò)程中,枝晶臂受到流體的快速擴(kuò)散和溫度的變化,會(huì)產(chǎn)生熱震動(dòng)并在根部產(chǎn)生應(yīng)力集中。另一方面,由于熱流的擾動(dòng),固相中溶質(zhì)含量較高的根部熔點(diǎn)會(huì)降低,這會(huì)促使枝晶臂的熔斷。進(jìn)一步演化就會(huì)產(chǎn)生球形結(jié)構(gòu)組織。近幾年,對(duì)粉末板擠出技術(shù)和噴射沉積成型技術(shù)進(jìn)行了深入研究,開發(fā)了各種合金的高品質(zhì)米合金管、棒、模具產(chǎn)品。

        1.3 快速凝固

        快速凝固技術(shù)指凝固速度比常規(guī)鑄造凝固速度大得多的凝固過(guò)程(如104~109K/s)。其基本原理是減少同時(shí)凝固的熔體積與熱計(jì)面積之比,減少熔體和導(dǎo)熱性良好的冷卻介質(zhì)的界面熱阻,并以傳導(dǎo)方式散熱。通過(guò)快速凝固技術(shù)得到的合金晶粒細(xì)小,微觀組織無(wú)偏析或少偏析的,形成與常規(guī)合金不同的組織和結(jié)構(gòu)特征。利用快速凝固技術(shù)可以使鎂合金晶粒細(xì)化,促進(jìn)細(xì)小彌散分布的沉淀相的形成,提高鎂合金的綜合力學(xué)性能。

        快速凝固鎂合金產(chǎn)品通常是合金粉末,必須通過(guò)后續(xù)工藝的加工才能得到大塊的結(jié)構(gòu)材料。想要更好的保留原有的組織特征,需要進(jìn)一步優(yōu)化后續(xù)加工工藝??焖倌碳夹g(shù)還需要進(jìn)一步的優(yōu)化與發(fā)展,以降低生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)工業(yè)一體化生產(chǎn)。快速凝固技術(shù)是研發(fā)新型鎂合金的理想方法,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

        1.4 變質(zhì)處理

        1.4.1 FeC13法

        FeCl3法是將鎂合金加熱到熔融狀態(tài)(750℃左右),然后再向其中加入細(xì)化鎂合金的晶粒。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和理論研究證明,在向熔融狀態(tài)下的鎂合金中加入無(wú)水FeCl3可以晶粒細(xì)化效果,可能是因?yàn)殍F元素與鎂合金中的鋁元素和錳元素形成Fe-Mn-Al化合物,以此作為結(jié)晶的晶核促進(jìn)結(jié)晶,達(dá)到細(xì)化晶粒的效果。該方法不僅能運(yùn)用于 Mg-Al 系合金,同樣也能適用于 Mg-Zn 系等合金。但這種細(xì)化晶粒的原理至今還沒有明確的說(shuō)法,而且鐵元素含量的增加會(huì)降低鎂合金的耐腐蝕性能。因此,F(xiàn)eCl3法未能在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。

        1.4.2 碳質(zhì)孕育法

        碳質(zhì)孕育法最成功的應(yīng)用是在Mg-Al 合金系中,向鎂合金熔體中加入含碳的化合物(如二氧化碳、碳酸鹽和乙炔等)進(jìn)而引入碳元素,以此來(lái)達(dá)到促進(jìn)形核細(xì)化晶粒的目的。由于該方法原料來(lái)源廣泛,操作溫度低,且細(xì)化效果穩(wěn)定,已成為 Mg-Al 類合金晶粒細(xì)化技術(shù)的重要手段。碳質(zhì)孕育法對(duì)含有鋁元素的鎂合金的細(xì)化作用更為明顯(一般認(rèn)為 Al 的含量應(yīng)大于1%),向鎂合金中加入的碳化物會(huì)在高溫時(shí)分解出碳原子,碳元素與鎂合金中的鋁元素生成大量的Al4C3物質(zhì)。Al4C3與鎂的晶格結(jié)構(gòu)十分相似,都屬于六方晶系。所以在凝固過(guò)程中,根據(jù)結(jié)晶共各理論,Al4C3能夠作為α-Mg異質(zhì)形核的基底,從而促進(jìn)鎂合金形核,細(xì)化了晶粒。雖然該方法具有很多優(yōu)點(diǎn),但是在大量實(shí)驗(yàn)中,并沒有如期的在鎂合金中直接發(fā)現(xiàn) Al4C3顆粒,觀察到的是含有Al、C、O 三種元素形成的Al2CO 復(fù)合顆粒,該物質(zhì)并不會(huì)細(xì)化鎂合金晶粒。此外,常用的引入碳化物的物質(zhì)一般含有氯元素,在使用此方法生產(chǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體,污染環(huán)境。優(yōu)先開發(fā)新型的、環(huán)保的 C 質(zhì)細(xì)化劑,并量化C 質(zhì)細(xì)化劑細(xì)化Mg-Al系合金的工藝參數(shù),如加入溫度、加入量、保溫時(shí)間等[3]。

        1.4.3 添加合金元素

        向鎂合金中添加合金元素進(jìn)行合金化,以此來(lái)改善鎂合金的組織,從而達(dá)到提高力學(xué)性能的目的,也是一種行之有效的辦法,不同的合金元素細(xì)化機(jī)理也不相同。在鎂合金的冷卻凝固過(guò)程中,合金中添加的堿土元素會(huì)在固體/液體界面富集,形成成分過(guò)冷區(qū)域。同時(shí)又存在著能量起伏,成分過(guò)冷區(qū)域內(nèi)的更多形狀的質(zhì)點(diǎn)被激活,晶粒得到細(xì)化。此外,由于堿土元素在鎂合金中的擴(kuò)散速率低,反應(yīng)生成的高穩(wěn)定相聚集于固/液的表層,阻礙了顆粒的生長(zhǎng),從而使鎂合金晶粒發(fā)生細(xì)化。

        1.5 熱處理強(qiáng)化

        熱處理過(guò)程會(huì)產(chǎn)生不同的效果。主要目的是提高材料的機(jī)械性能,消除殘余應(yīng)力,改善金屬的切削加工性。退火、固溶處理及時(shí)效處理都是對(duì)于鎂合金常用熱處理工藝,這些熱處理技術(shù)不僅能夠大幅度地提高鎂合金的力學(xué)性能,有時(shí)甚至還能夠大幅度地提高鑄造工件的穩(wěn)定性。然而,并非所有的熱處理技術(shù)都可以改善鎂合金的力學(xué)性能。這主要是由鎂合金中各種元素的溶解程度變化決定的。而且,不同種類型的鎂合金在其熱處理工藝上也存在著很大差別。

        1.5.1 鎂合金固溶處理

        將鎂合金材料經(jīng)過(guò)加熱至一定的溫度后保溫,過(guò)剩相就有機(jī)會(huì)充分地的溶解于固溶體中,然后用快冷的方式對(duì)其進(jìn)行冷卻,就有機(jī)會(huì)獲得過(guò)飽和的固溶體,該類處理方法變?yōu)楣倘芴幚?。固溶處理的效果通常和加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度有關(guān)。加熱的溫度越高,合金元素溶解的就會(huì)越徹底,經(jīng)過(guò)后續(xù)的加工工藝所獲得的性能也就越好。加熱的溫度越高,保溫的時(shí)間就會(huì)變短,合金中的組織有可能來(lái)不及轉(zhuǎn)變,這樣就不適合就行后續(xù)的淬火處理。而且,溫度過(guò)高也會(huì)讓工件產(chǎn)生過(guò)燒現(xiàn)象,破壞合金的性能。保溫后的冷卻處理一般采用水淬或油淬,這兩種冷卻方式所需時(shí)間短。冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)在基體中析出第二相,所獲得的材料的溶質(zhì)原子和空位的過(guò)飽和度就會(huì)降低,性能會(huì)有所降。根據(jù)鎂鋁合金二元相圖可知,為了得到最好的性能,淬火的溫度通??刂圃?15℃到430℃之間比較合適。

        1.5.2 鎂合金時(shí)效處理

        將固溶處理后的合金放置在一定的溫度下,保持一定的時(shí)間,通過(guò)過(guò)飽和固溶體的洗脫和晶格沉淀使強(qiáng)度逐漸上升,這叫做時(shí)效。關(guān)于時(shí)效硬化過(guò)程的本質(zhì),陸續(xù)提出了擴(kuò)散硬化理論、滑動(dòng)干涉理論等各種時(shí)效理論。過(guò)飽和固溶體在時(shí)效時(shí)會(huì)析出第二相,彌散分布的、細(xì)小的析出相會(huì)對(duì)位錯(cuò)產(chǎn)生強(qiáng)烈的釘扎作用,當(dāng)合金受到外力變形時(shí),首先需要克服析出物對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用,這樣就需要更大力,從宏觀上看就是材料的強(qiáng)度和硬度得到顯著提。隨著析出相含量的不斷增加,鎂合金的強(qiáng)度和硬度也會(huì)越來(lái)越高。理想狀態(tài)是沉淀的顆粒很小,并且均勻地分布在基質(zhì)中。它們與晶體上的基質(zhì)相干,當(dāng)溫度升高時(shí),它們不會(huì)生長(zhǎng)或變粗。如果可以在可以進(jìn)行熱處理和強(qiáng)化的鋁合金中形成,則GP 區(qū)域中的原子團(tuán)簇會(huì)更好[4]。

        2 結(jié)語(yǔ)

        隨著能源和環(huán)保問(wèn)題的加劇,對(duì)于高強(qiáng)度、質(zhì)量輕的結(jié)構(gòu)材料需求量也必定會(huì)越來(lái)越大,因此對(duì)鎂合金的研究也必然會(huì)得到越來(lái)越廣泛的關(guān)注?,F(xiàn)在最重要的事情就是加快性能優(yōu)異鎂合金的研究進(jìn)程,尤其是通過(guò)變形來(lái)時(shí)鎂合金得到強(qiáng)韌化這一重要的方向。爭(zhēng)取通過(guò)我們的努力,早日使得鎂合金在工業(yè)制造當(dāng)中占有重要的、不可替代的地位,不斷滿足交通、航空、電子產(chǎn)品以及其他各個(gè)領(lǐng)域的需求。

        猜你喜歡
        鎂合金細(xì)化晶粒
        甘草次酸球晶粒徑與體外溶出行為的關(guān)系
        中成藥(2019年12期)2020-01-04 02:02:26
        中小企業(yè)重在責(zé)任細(xì)化
        “細(xì)化”市場(chǎng),賺取百萬(wàn)財(cái)富
        先進(jìn)鎂合金技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇在滬召開
        “住宅全裝修”政策亟需細(xì)化完善
        AZ91D鎂合金磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜的制備與表征
        鎂合金的化學(xué)表面處理探討
        超粗晶粒硬質(zhì)合金截齒性能表征參數(shù)的探討
        WC晶粒度對(duì)WC-10% Co 硬質(zhì)合金組織和性能的影響
        上海金屬(2015年1期)2015-11-28 06:01:11
        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)
        亚洲激情一区二区三区不卡| 亚洲精品理论电影在线观看 | 国产亚洲午夜高清国产拍精品不卡| 中文字幕中文字幕777| 国产极品女主播国产区| 东方aⅴ免费观看久久av| 国产精品情侣露脸av在线播放| 国产少妇露脸精品自拍网站| 日韩人妻熟女中文字幕a美景之屋 国产suv精品一区二区四 | 国产成人国产在线观看入口| 日本女同伦理片在线观看| 日本a级免费大片网站| 欧美精品黑人粗大免费| 亚洲综合网在线观看首页| 婷婷色在线视频中文字幕| 亚洲av日韩一区二区| 无码不卡av东京热毛片| 午夜无码一区二区三区在线| 亚洲综合中文一区二区| 天天做天天爱夜夜爽女人爽| 欧美孕妇xxxx做受欧美88| 国产精品日日摸夜夜添夜夜添| 青青草视频在线观看绿色| 亚洲av无码久久精品色欲| 伊人久久网国产伊人| 精品日本一区二区视频| 亚洲高清在线天堂精品| 边做边流奶水的人妻| 精品福利一区| 久久99精品久久只有精品| 欧美日韩精品久久久久| 亚洲成人中文| 国产精品人成在线765| 久久人人爽人人爽人人片av高请| 人妻系列无码专区久久五月天| 国产亚洲欧美另类第一页| 久久伊人亚洲精品视频| 久久久受www免费人成| 亚洲AV无码乱码1区久久| 亚洲国产av高清一区二区三区| 国产综合色在线视频区|