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重庆大学辛仁龙团队:发现先时效后变形,更能提高镁铝合金性能!

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发表于 2020-04-15 13:53 超大游击队员 | 显示全部楼层 |阅读模式

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传统的预变形+时效处理工艺可以显着提高镁合金的强度。本文发现在扭转变形之前先进行时效处理的工艺能够更有效提升Mg-Al合金性能,试样抗拉强度由157MPa提高至230MPa。改变了传统的预变形+时效强化方法,为后续研究提供更多种可能。

作为最轻的金属结构材料,镁合金在航空航天和汽车工业中前景广阔。近年来许多研究致力于改善其强度,延展性,疲劳和蠕变等性能,以适用更广泛的应用。研究发现,预变形+时效处理可以显着提高镁合金的强度。这主要归因于预变形阶段引入了大量孪晶,可以促进时效过程的连续析出。

扭转变形是一种简单有效且低成本的梯度组织生成工艺,近年来扭转变形和随后热处理相结合的工艺用以改善镁合金的组织性能。先时效后扭转变形的工艺也发现有助于增强Mg合金,但具有不同的微观结构机制,此时主要机制是变形能够减小动态再结晶晶粒尺寸并提升析出粒子含量,从而起到细晶强化和析出强化。但是,关于先时效后扭转变形对镁合金力学性能的影响机理尚不明确。


为此,重庆大学辛仁龙团队等人采用在扭转变形之前先进行时效处理的工艺(SAT)研究了AZ91合金的组织性能,试样抗拉强度由157MPa提高至230MPa。相关论文以题为“Improving mechanical properties of an AZ91 alloy by properly combining aging treatment and torsion deformation”近日发表在Materials Science and Engineering A。

研究人员对不同扭转变形和时效处理工艺的样品进行了系统的微观结构分析。发现对AZ91样品进行变形和时效处理的顺序颠倒会显着影响其力学性能。与经受扭转前变形和随后时效处理的样品相比,经受峰值时效和随后扭转变形的样品具有更高的强度。这证实了先时效后变形是增强Mg-Al合金机械性能的有效方法。这主要归因于析出物与位错/孪晶边界(TBs)之间的相互作用;由于引入了梯度微结构,硬度从试样心部到表面都增加了。

由于与孪晶边界的相互作用,一些析出物显示出不规则的形状。孪晶中析出物的OR与α-Mg为(0001)t6°//(-11-2)β和[2-1-10]t//[-111]β。基质中的析出物通常具有Burgers OR,但由于大量位错的存在,该OR略有偏离。原始样品由于孪晶的激活而略有变化,而SAT(扭转前时效)样品几乎没有发生变化,因为先前存在的析出物阻碍了孪晶。

总的来说,本文亮点在于发现先时效处理,后扭转变形的工艺能更加有效地强化可时效硬化的Mg-Al合金。改变了传统的预变形+时效强化方法,为后续研究提供更多种可能。
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 楼主| 发表于 2020-04-15 13:53 超大游击队员 | 显示全部楼层
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