發(fā)布時(shí)間：2018-03-30 06:31

  本文選題：鎂合金　切入點(diǎn)：深冷處理　出處：《南昌大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：鎂合金自身屬于一種輕質(zhì)結(jié)構(gòu)金屬材料擁有良好的潛在用途,特別是在汽車工業(yè)方面,人們渴望這種輕質(zhì)金屬材料得以應(yīng)用以達(dá)到減重目的以此降低能源消耗減少廢氣排放。深冷處理作為一種傳統(tǒng)熱處理的附加過程,低溫環(huán)境下能夠有效改善鎂合金顯微組織的分布均勻性,晶粒尺寸得以減小,晶體中第二相的體積分?jǐn)?shù)增加,合金的綜合力學(xué)性能得到一定程度提升。作為一種新穎的塑性變形工藝,表面機(jī)械研磨處理(SMAT)能夠在鎂合金表面合成由表及里的穩(wěn)定的梯度納米結(jié)構(gòu),大幅提升材料的硬度與強(qiáng)度,與此同時(shí)SMAT中鋼球?qū)Ρ砻娴淖矒粢矔?huì)引入殘余壓應(yīng)力。因此,擠壓態(tài)AZ80變形鎂合金選作本課題的實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象,首先分別進(jìn)行深冷處理和SMAT處理,然后對(duì)兩種工藝加工后的AZ80鎂合金的微觀組織演變、硬度與強(qiáng)度變化進(jìn)行測(cè)試,并研究應(yīng)變控制下的疲勞性能與疲勞斷裂行為,闡述低周疲勞的變形機(jī)理。本課題利用金相顯微鏡研究深冷處理之后的AZ80變形鎂合金的微觀組織尺寸變化以及第二相的數(shù)量變化,以及SMAT加工后的AZ80鎂合金的表面到中部的組織分布情況;并檢測(cè)分析深冷處理前后以及SMAT處理前后AZ80鎂合金的維氏顯微硬度的差異,測(cè)試分析了深冷處理對(duì)AZ80鎂合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度以及延伸率的變化規(guī)律,并利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察斷口形貌、解釋斷裂機(jī)制。利用掃描電子顯微鏡分析深冷處理前后物相成分變化以及形貌改變,并通過背散射電子衍射(EBSD)檢測(cè)分析深冷處理前后晶粒取向的變化以及織構(gòu)分布狀態(tài)的變化。通過拉-壓疲勞試驗(yàn)機(jī)測(cè)試深冷處理前后、SMAT處理前后AZ80鎂合金在各應(yīng)變幅下的低周疲勞性能,并分析不同工藝處理對(duì)應(yīng)變控制的低周疲勞性能的影響規(guī)律,分析在不同應(yīng)變幅情況下,變形鎂合金AZ80的低周拉-壓疲勞的變形機(jī)理。原始擠壓態(tài)AZ80鎂合金橫截面的平均晶粒大小約為21.66μm,深冷8h后微觀組織的平均晶粒尺寸為19.62μm,相比原始組織的晶粒大小降低了9.42%;深冷24h平均晶粒大小降至17.25μm,相比原始晶粒降低了20.36%;深冷48h之后平均晶粒尺寸為17.92μm,相比原始尺寸降低17.27%,與深冷24h晶粒尺寸無明顯差異。相比原始擠壓態(tài)試樣,深冷處理一定程度上提升AZ80鎂合金的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度,原始擠壓態(tài)AZ80鎂合金屈服強(qiáng)度為214.23MPa,抗拉強(qiáng)度為296.88MPa,延伸率為4.42%。經(jīng)深冷處理8h之后,AZ80鎂合金屈服強(qiáng)度為225.42,抗拉強(qiáng)度為305.76MPa,延伸率為5.00%;深冷處理24h之后,屈服強(qiáng)度為217.48MPa,抗拉強(qiáng)度為304.14MPa,延伸率為5.31%;深冷處理48h擠壓態(tài)AZ80鎂合金的屈服強(qiáng)度為219.50MPa,抗拉強(qiáng)度為309.19MPa,延伸率為5.61%。并且強(qiáng)度的提升隨著深冷時(shí)間增加而增加。值得注意的是,AZ80鎂合金的延伸率隨著深冷時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,相對(duì)原始擠壓態(tài)分別提升了13.12%、20.14%、26.92%,AZ80鎂合金的綜合力學(xué)性能得到一定程度的提升。在低周疲勞的應(yīng)變幅為0.42%與0.50%時(shí),原始擠壓態(tài)AZ80鎂合金的應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線表現(xiàn)為顯著的拉-壓對(duì)稱性,深冷處理24h試樣的應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線類似于原始試樣,顯現(xiàn)出拉-壓對(duì)稱性,這主要是由于在低應(yīng)變幅下,疲勞變形的主要方式是位錯(cuò)滑移。而在應(yīng)變幅為0.60%時(shí),原始AZ80鎂合金滯回曲線在載荷第一周就出現(xiàn)了明顯的拉-壓不對(duì)稱性,在壓縮逆轉(zhuǎn)階段呈現(xiàn)上凹的“S”形狀,疲勞斷口附近區(qū)域觀察到明顯的殘余孿晶,說明在此過程中孿生-去孿現(xiàn)象出現(xiàn),疲勞變形的主要方式由孿生變形主導(dǎo)。在應(yīng)變幅為0.60%時(shí),壓縮階段較大變形導(dǎo)致{10(?)2}10(?)1拉伸孿生的激活,而在壓縮逆轉(zhuǎn)結(jié)束前,孿生能力并未耗盡,導(dǎo)致壓縮逆轉(zhuǎn)呈現(xiàn)向上凹的形狀。相比原始擠壓態(tài),深冷處理24 h試樣在低應(yīng)變幅下呈現(xiàn)更高的加工硬化速率,應(yīng)力幅明顯高于原始擠壓態(tài)。在應(yīng)變?yōu)?.50%與0.60%時(shí),二者之間均呈現(xiàn)明顯的循環(huán)硬化率,但無明顯差異。值得注意的是,深冷處理24 h試樣在應(yīng)變0.50%以及0.60%條件下,相比原始擠壓態(tài),低周疲勞壽命得到明顯提升,這由于深冷處理之后晶粒得到細(xì)化導(dǎo)致。SMAT處理2 min后AZ80變形鎂合金由表面到芯部產(chǎn)生一個(gè)厚度約為130μm的劇烈變形層,并且晶體內(nèi)有大量的孿晶伴隨產(chǎn)生,靠近表層的晶粒大小明顯降低,表現(xiàn)出一個(gè)梯度結(jié)構(gòu)分布狀態(tài)。SMAT處理4 min后,AZ80變形鎂合金表面到芯部的劇烈變形層厚度約為170μm,孿晶密度相比2 min更大。SMAT處理6 min后,AZ80鎂合金的劇烈變形層厚度約為200μm,孿晶密度相比SMAT 4 min進(jìn)一步增加。SMAT處理AZ80鎂合金除了表面到芯部的晶粒組織呈現(xiàn)一個(gè)梯度分布,孿晶密度由表面到芯部也呈現(xiàn)一個(gè)梯度分布狀態(tài),并且孿晶分布的密集狀況隨著SMAT處理時(shí)間的延長(zhǎng)而提升。在應(yīng)變0.64%時(shí)條件下,當(dāng)載荷周期的持續(xù)增大,應(yīng)力幅也呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì),這表明低周疲勞過程中顯著的循環(huán)硬化現(xiàn)象出現(xiàn)在原始擠壓態(tài)AZ80鎂合金和SMAT處理試樣。在SMAT處理之后,AZ80鎂合金循環(huán)加工硬化率明顯高于原始擠壓態(tài)鎂合金,疲勞壽命也均高于原始AZ80鎂合金。
[Abstract]:The microstructure evolution , hardness and strength of AZ80 magnesium alloy before and after deep cold treatment were investigated . The microstructure evolution , hardness and strength of AZ80 magnesium alloy after deep cold treatment were investigated . The stress - strain hysteresis curve of AZ80 magnesium alloy is increased with the increase of the deep cooling time . The stress - strain hysteresis curve of AZ80 magnesium alloy is increased by 13.12 % , 20.14 % and 26.92 % at the end of compression . SMAT treatment AZ80 magnesium alloy exhibits a gradient distribution from the surface to the core , and the twin density increases with the increase of the processing time of SMAT . Under the condition of 0.64 % strain , the stress amplitude also increases with the increase of the processing time of SMAT .

【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG146.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1684737