AZ31镁合金参数

温度和变形量对AZ31镁合金硬度的影响研究摘要：AZ31镁合金是目前应用最广泛的变形镁合金，研究在不同温度和变形量下镁合金的硬度变化对镁合金的应用具有重大意义。

研究表明，在不同压缩量变形下，变形量越大，晶粒越细，分布越均匀，硬度越高。

在同一变形量下，随着温度的升高，镁合金的晶粒呈长大趋势，硬度逐步下降。

关键词：AZ31镁合金；温度；变形量；硬度引言镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、抗震及减振能力强、电磁屏蔽效果优异及易回收等一系列优点，在电子、电器、汽车、交通、航空、航天等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景[1]，被誉为是21世纪最具发展前途的金属结构材料。

但是镁合金由于其结构的原因，常温下，塑性较差[2]，其成形工艺应在高温情况下进行，所以研究在不同温度和变形量下镁合金的硬度变化对镁合金的认识成型工艺具有重大意义。

1、试验1.1材料及设备实验设备：YC32-100四柱万能液压机、电阻炉、FEM-7000的自动显微硬度机本次实验材料为AZ31镁合金棒材，化学成分如下表1：表1AZ31 镁合金成分（质量分数%）1.2试验过程实验材料为挤压态AZ31镁合金，规格为Ф20 mm ×35 mm。

将圆棒的轴向和径向用石棉线缠绕两圈，以保证变形温度均匀稳定。

试样的纵向与挤压方向保持一致。

1）选定实验温度：室温，240℃，280℃，350℃；2）在各个不同温度下进行不同压缩变形量测定；3）相同变形量不同温度下测定镁合金硬度；4）相同温度不同变形量下的镁合金硬度。

2、硬度测试在型号为FEM-7000的自动显微硬度机上测显微硬度时，因为镁合金较软，并且经过多次压缩变形后晶粒非常细小，单独选中一个晶粒来测的困难度很大，所以选用的载荷为200gf，加载时间定为10s，这样打出的压痕较大，能够覆盖多个晶粒，测得的数据基本反映的是镁合金硬度的平均值，为了使所测数值更均匀，每个试样测定了3次，用3次测定值来求平均值，用所测定值求得的平均值具有一定的代表性。

轧制AZ31镁合金板材的显微组织和力学性能苗青【摘要】以初始晶粒尺寸为250～300 μm、20 mm厚的铸态AZ31镁合金板坯为原材料,对比研究4种轧制方案对轧后板材显微组织和力学性能的影响.结果表明,4种方案终轧板材的平均晶粒尺寸依次为5 μm、18 μm、6.5 μm和4.5 μm,抗拉强度均大于250 MPa,屈服强度均大于140 MPa,延伸率均大于20％.其中最佳方案制得了高塑性镁合金板材,抗拉强度为265 MPa,屈服强度为186 MPa,延伸率达29％,同时,板材沿横向、轧向和45°方向的性能相差较小,各向异性不显著.【期刊名称】《上海电机学院学报》【年(卷),期】2013(016)005【总页数】6页(P240-245)【关键词】AZ31镁合金板材;轧制;显微组织;力学性能【作者】苗青【作者单位】上海电机学院机械学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TG113镁合金具有高比强度、高比刚度、减振性好等一系列优点，被誉为“21世纪最具潜力的绿色工程材料”。

变形镁合金板材、带材适用于“陆、海、空、天”等交通运载装备的制造[1-2]。

镁合金具有密排六方(HCP)的晶体结构，室温变形条件下塑性较差、加工成形困难，但变形镁合金较之铸造镁合金具有更优良的力学性能和尺寸稳定性。

轧制技术是通过塑性成形工艺生产板、带材最经济有效的方法之一，具有在大规模工业化生产中快速应用、全面推广的价值和空间[3-4]。

因此，研究与开发高性能镁合金板材的轧制工艺具有重要意义。

据文献[5-6]报道，传统的AZ31镁合金热轧工艺，一般均从120mm左右厚的铸锭开始轧制，始轧温度为420～450℃，终轧温度为300～260℃，单道次变形量15%～25%，一般轧制到2～4mm厚的板材需要加热3～5次，总轧制道次为28～30次。

热轧后板材的性能为：抗拉强度≥250MPa，屈服强度≥145MPa，延伸率在12%～21%，轧制后板材的方向性较明显。

AZ31B 镁合金一、化学成分 (质量分数%)Al 3.19% Zn 0.81% Mn 0.334% Si 0.02%Fe 0.005%Cu 0.05%Ca 0.04%Be 0.1%Mg 95.451%二、板材的部分性能抗拉强度290 MPa 伸长率18 %密度 1 .738 g/cm 3 晶粒度8~ 15 μm熔点650℃沸点1107℃导热率155.5W/( m · K)三、前景镁及镁合金是目前工业应用中最轻的结构材料,它具有密度小、比强度高、比刚度高及优良的切削加工性能等特点,符合当今减重、节能、环保等要求，被誉为21 世纪的绿色工程材料,在工业领域得到日益广泛的应用, 尤其在航空、汽车、电子工业中应用前景广阔, 年增长速度达到20%以上,成为新的市场热点。

目前,汽车、农机等行业力求以降低自身重量来节省能耗, 其中一项重要措施就是采用镁合金零件取代原先的铝合金甚至钢或铸铁零件。

因此,镁合金必将成为继钢铁、铝合金等传统材料之后又一重要的金属结构材料。

三、应用镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。

镁的重量比铝轻，比重为1.8，强度也较低，只有200～300兆帕(20～30公斤/毫米2)，主要用于制造低承力的零件。

镁合金铸件3镁合金在潮湿空气中容易氧化和腐蚀，因此零件使用前，表面需要经过化学处理或涂漆。

德国首先生产并在飞机上使用含铝的镁合金。

镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。

镁合金在汽油、煤油和润滑油中很稳定，适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管，又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵面等活动零件。

民用机和军用飞机、尤其是轰炸机广泛使用镁合金制品。

例如，B-52轰炸机的机身部分就使用了镁合金板材635公斤，挤压件90公斤，铸件超过200公斤。

镁合金也用于导弹和卫星上的一些部件，如中国“红旗”地空导弹的仪表舱、尾舱和发动机支架等都使用了镁合金。

az31镁合金的参数az31镁合金是一种常用的轻质合金材料，由铝、锌和镁组成。

它具有优异的机械性能、良好的耐腐蚀性和良好的可加工性。

本文将详细介绍az31镁合金的参数及其特点。

az31镁合金的化学成分主要包括铝（Al）含量为2.5-3.5%，锌（Zn）含量为0.6-1.4%，镁（Mg）含量为余量。

其中，铝的添加可以提高合金的强度和硬度，锌的添加可以增加合金的耐腐蚀性，镁是合金的主要成分，决定了合金的轻量化特性。

az31镁合金具有较低的密度，约为1.78g/cm³，相比于钢铁和铝合金来说更加轻盈。

这使得az31合金在航空航天、汽车制造和电子设备等领域有着广泛的应用前景。

az31镁合金的机械性能也十分出色。

它具有较高的屈服强度和抗拉强度，分别为190MPa和275MPa。

同时，az31合金还具有良好的抗腐蚀性能，能够在大气环境下长期保持稳定。

除了优异的机械性能和耐腐蚀性能外，az31镁合金还具有良好的可加工性。

它可以通过各种常规的金属加工工艺进行加工，如锻造、挤压、轧制和拉伸等。

同时，az31合金还可以通过热处理来进一步提高其强度和硬度。

然而，az31镁合金也存在一些问题。

首先，镁合金具有较高的化学活性，容易与氧气和水发生反应，导致氧化和腐蚀。

因此，在使用az31合金时需要采取一些措施来保护其表面，如涂层、电镀等。

其次，镁合金的熔点较低，加工温度要控制好，避免过高温度导致合金熔化或变形。

在应用方面，az31镁合金具有广泛的用途。

在航空航天领域，az31合金可以用于制造航空器的结构件、发动机零部件和燃料箱等。

在汽车制造领域，az31合金可以用于制造汽车车身、发动机零部件和悬挂系统等。

在电子设备领域，az31合金可以用于制造手机外壳、电池壳体和散热器等。

az31镁合金是一种具有优异机械性能、良好耐腐蚀性和可加工性的轻质合金材料。

它在航空航天、汽车制造和电子设备等领域有着广泛的应用前景。

然而，镁合金的化学活性和熔点问题需要引起重视。

变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能镁合金作为一种新型轻质金属结构材料,在汽车制造、通讯电子、航空航天等工业领域具有广阔的应用前景。

由于镁是密排六方（HCP）结构材料,其塑性变形在室温下仅限于基面{0001}<11（?）0>滑移及锥面{10（?）2}<1011>孪生,因此,镁合金的室温塑性加工能力较差。

目前大多数镁合金制品的加工局限于铸造,特别是压铸成型,然而,铸件的力学性能不够理想且容易产生组织缺陷,极大地限制了镁合金的应用范围。

变形镁合金在铸造后往往通过热变形方式（如挤压、轧制等）细化晶粒、改善合金的组织结构来提高合金的力学性能。

与铸造镁合金相比,变形镁合金的综合力学性能优异;但常规变形镁合金在热变形后一般会产生强烈的{0002}基面织构,而该织构的存在是导致变形镁合金低的室温塑性和高的各向异性的主要原因。

良好的室温塑性是变形镁合金广泛应用的前提之一,而如何通过织构控制及晶粒细化法有效地改善和提高镁合金的室温塑性成为变形镁合金工业发展中的重要方向。

针对上述问题,本论文开展了如下研究工作:（1）铸态纯镁热轧变形过程中{0002}基面织构的演变规律;（2）异步轧制AZ31镁合金板材的形变织构及退火织构;（3）非对称热挤压AZ31镁合金板材的显微组织、织构特征及力学性能;（4）晶粒尺寸及织构对AZ31镁合金室温压缩变形行为的影响。

主要结论如下:铸态纯镁在400℃热轧过程中发生了明显的动态再结晶,伴随晶粒细化和{0001}基面织构的形成。

随着轧制道次的增加,晶粒逐渐细化,晶粒大小趋于均匀,孪晶数量减少;织构由初始态的无规则取向逐渐转化为{0002}基面织构,且基面织构的强度随着热轧变形量的增加而增加。

经多道次热轧后（ε=78%）,纯镁板材内部形成均匀的等轴晶组织和较强的{0002}基面织构。

热轧纯镁中动态再结晶的形核机制主要为基于孪生的动态再结晶形核机制。

变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能1变形镁合金AZ31是一种广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域的轻金属材料。

其具有轻质、高比强度、高耐腐蚀性等突出特点，逐渐成为各个领域中的热门材料。

然而，AZ31合金在加工过程中存在明显的异方性，其机械性能受到材料的组织结构影响较大。

因此，对于AZ31合金织构演变对力学性能的影响进行深入研究，有助于提高这种合金材料的使用性能。

AZ31合金的织构演变与力学性能1. AZ31合金的结构特点AZ31合金属于Mg-Al-Zn系列，由镁、铝、锌组成，其中镁含量最高，达到90%以上。

该合金的强度和塑性取决于其织构和显微结构。

AZ31合金虽然密度较低，但其非球形晶粒结构导致其劣异性强，机械性能较差。

而AZ31合金加工过程中的塑性变形，会导致晶体的取向趋向于某些方向，进而改变其结构和性能。

2. AZ31合金的织构演变材料的织构是指其晶体结构的方向取向分布情况。

AZ31合金材料经过加工后，其晶体取向会出现明显的变化。

织构演变主要表现为以下几个方面：(1) 轧制织构AZ31合金在轧制过程中，由于强制变形而出现滑移活动和晶胞旋转，引起晶体取向转移。

随着轧制次数的增加，合金的织构也发生了显著变化。

初始材料晶粒的织构为强烈的(0001)取向，随着轧制次数的增加，晶胞几乎沿着轧制方向旋转。

在轧制后5次，(0001)织构逐渐消失，取向随机化趋势增强。

(2) 拉伸织构AZ31合金在拉伸过程中，晶粒沿着应力方向伸展。

拉伸应变随机化使得AZ31合金中的(0001)取向被破坏，取向随机性增强。

此外，拉伸过程中晶粒的滑移和旋转也会影响其织构。

(3) 桶形拉伸织构桶形拉伸是一种在不一致模式下进行的拉伸，能够产生高度逆变形，有利于产生组织细化和显着的织构改善。

桶形拉伸后，(0001)取向分布更为均匀，且滞后角度明显减小。

3.织构演变对AZ31合金力学性能的影响材料的力学性能受到其组织结构的影响。

不同压力下AZ31镁合金的凝固组织及性能变化我国的镁矿资源丰富，是原镁生产大国，但在镁资源利用上依然停留在原镁生产阶段，对于高质量镁合金制备等深加工方面，我国依然显著落后于世界先进水平，我国镁行业迫切需要提高自己的实力。

标签：压力；镁合金；组织；性能0 引言本文选用AZ31镁合金作为课题研究对象，基于加压凝固基础理论及影响机制，分析研究了加压对镁合金凝固组织变化特征以及性能的影响，其不仅对控制镁合金凝固组织进而改善性能具有积极意义，而且对进一步丰富镁合金凝固理论都也具有一定影响。

1 实验条件和方法本实验选用AZ31镁合金，主要化学成分（质量百分比）见表1。

采用一端封闭的不锈钢管作为浇铸的模型，本实验采用的压力条件分别是常压，静压，离心压力。

选用高纯石墨坩埚作为AZ31合金熔炼容器，设定熔炼温度为720℃。

合金熔炼过程中使用2#溶剂进行熔体的保护和除渣处理。

待合金完全熔化后浇注入预热的管子中，浇注时采用氩气保护，浇铸温度670℃～685℃。

静压力是通过管式加热炉的加热区域控制镁合金熔体的施加静压的高度，通过熔体自重来补缩，获得在不同熔体深度下具有不同的静压头作用的凝固组织。

离心压力凝固是将浇注冷却的管子封闭后加热至合金融化，放入转速为1400r/min的离心设备上进行离心加压使得合金完全凝固。

注意，管子在放入井式加热炉之前要用石棉布包裹，确保管子拿出井式炉未开始离心凝固之前管子内的合金处于液态。

为了明显的对比两种工艺的优缺点，静压力凝固的铸件取样沿重力方向的底部位置，离心压力凝固的铸件取离旋转中心远的边部位置。

试样磨制，抛光和腐蚀后，在奥林巴斯金相显微镜和日产S-3400N型的扫描电镜下观察显微组织，利用型号为D/max2200PC的XRD衍射仪对不同凝固条件制备成的金相试样进行相成分测试，确定相组成。

使用型号HX-1000TM的显微硬度计进行硬度测试。

在型号Instron8801的拉伸机上测试力学性能。

AZ31镁合金氧化膜的研究摘要在镁合金表面生成保护膜对镁合金起到保护作用，是一种最简单经济的方式。

本文对AZ31镁合金进行化学氧化成膜和电化学氧化成膜。

所用的镁合金试样表面积约为10-40cm2。

其中，化学氧化采用低浓度铬酸常温，化学氧化液的成分及含量为：CrO3（5g/L）、CaSO4（5g/L）。

对其氧化时间进行优化，得到2min左右时，氧化效果较好。

另外，本文采用了几种不同的电化学氧化方法成膜，发现电化学氧化液成分为NaOH/Na2SiO3/C6H5OH的电化学氧化方法所得的膜效果不错。

之后，改变这种电化学氧化液中各成分的含量，以进一步证明各成分的作用。

在化学氧化和电化学氧化成膜后，对试样进行静电粉末喷涂，测试涂膜性能。

发现涂膜性能良好。

另外，研究结果还表明：铬酸化学氧化所得的膜层均匀致密，孔隙率低。

电化学氧化所得的膜表面粗糙、多孔，孔隙率高。

对六价铬废液可以采用沉淀法回收处理。

关键词：AZ31镁合金，化学氧化，电化学氧化，静电喷涂A Study on the Oxide Film of AZ31 Magnesium AlloyAbstractA protective film on the surface of magnesium alloy can be used to protect the magnesium alloy, which is one of the most economical and simplest methods. In this paper, the chemical oxidation films and electrochemical oxidation films were prepared for AZ31 magnesium alloy. The surface area of magnesium alloy samples used in this paper was about 10-40cm2. Among them, the chemical oxidation films with low concentration of chromic acid were obtained at room temperature. The composition and content of chemical oxidation solution was CrO3 (5g/L), CaSO4 (5g/ L). Optimize its oxidation time, we found that the effect was better when the oxidation time is about 2min. In addition, several different methods of electrochemical oxidation films were used. When the electrochemical oxidation which solution components were NaOH、Na2SiO3 and C6H5OH were adopted , the effect was better . After then, to provide further evidence of the role of each component, we changed the contents of each component in the electrochemical oxidation of solution . The electrostatic powder coating was conducted after forming chemical oxidation films or electrochemical oxidation films. Coating performance was good when testing the properties. In addition, the results also showed that: chromate films obtained from chemical oxidation were even and tight, which porosity was lower. The surface of membranes from electrochemical oxidation were rough and porous, which porosity was higher. Waste solution including hexavalent chromium compounds could be recycled by precipitation method.Key words: AZ31 magnesium alloy, chemical oxidation; electrochemical oxidation; electrostatic spray目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1.镁及镁合金特性 (1)1.1.1.镁合金特点 (1)1.1.2.镁合金牌号 (1)1.2.镁合金的应用 (2)1.2.1.镁合金在汽车领域的应用 (3)1.2.2.镁合金在3C行业的应用 (4)1.2.3.镁合金在航天领域的应用 (4)1.2.4.镁合金在军事领域的应用 (5)1.2.5.镁合金在医疗器械上的应用前景 (5)1.3.镁合金腐蚀 (6)1.3.1.镁单质的不稳定性 (6)1.3.2.镁合金的第二相和杂质 (7)1.3.3.镁合金的环境因素 (7)1.3.4.镁合金的自然氧化膜 (7)1.4.镁合金表面防护 (8)1.4.1.化学氧化处理 (8)1.4.2.阳极氧化处理 (10)1.4.3.微弧氧化处理 (12)1.4.4.有机涂层处理 (12)1.4.5.金属涂层处理 (13)1.4.6.其他表面处理方法 (13)1.5.课题研究内容及意义 (14)1.5.1.课题研究内容 (14)1.5.2.课题研究意义 (14)第2章实验部分 (15)2.1.实验材料 (15)2.2.主要实验药品及设备 (15)2.2.1.实验药品 (15)2.2.2.实验仪器 (16)2.3.实验过程 (16)2.3.1.镁合金表面前处理 (16)2.3.2.化学氧化膜的制备 (17)2.3.3.电化学氧化膜的制备 (18)2.4.涂装 (20)2.4.1.几种主要的涂装施工方法 (20)2.4.2.涂料的分类 (20)2.4.3.进行涂装 (21)2.5.废液的处理及回收 (21)2.6.研究方法 (22)2.6.1.漆膜附着力测试 (22)2.6.2.漆膜耐腐蚀测试 (23)2.6.3.氧化膜的孔隙率测试 (23)第3章结果与讨论 (24)3.1.前处理时间的影响 (24)3.2.化学氧化结果与分析 (24)3.2.1.化学氧化液中各成分作用分析 (24)3.2.2.镀层表面形貌 (25)3.2.3.化学氧化时间对处理效果的影响 (25)3.2.4.漆膜性能测试结果与分析 (26)3.3.电化学氧化结果 (26)3.3.1.不同电化学氧化溶液的处理效果 (26)3.3.2.电化学氧化液浓度对处理效果的影响 (28)3.3.3.漆膜性能测试结果与分析 (31)3.4.氧化膜的孔隙率测试结果与分析 (31)3.4.1.化学氧化膜的孔隙率测试结果与分析 (31)3.4.2.电化学氧化膜孔隙率测试结果与分析 (32)第4章结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)外文原文 (37)中文翻译 (56)第1章绪论1.1.镁及镁合金特性镁为银白色金属，熔点648.8℃，沸点1107℃；其密度为1.74g/cm3，大约是铝的2/3，是铁的1/4。