發(fā)布時間：2023-05-10 04:53

　　當(dāng)前,隨著航空航天、高速列車、武器裝備等領(lǐng)域的快速發(fā)展,對關(guān)鍵零部件的輕量化、環(huán)保化和長壽命提出了越來越嚴(yán)格的要求,鎂合金替代鋁合金成為了發(fā)展的必然趨勢,然而鎂合金結(jié)構(gòu)件的安全使用性能卻成為了制約其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。因此,本文利用超聲表面滾壓技術(shù)對AZ31B鎂合金進(jìn)行處理,并對鎂合金表面強化機理、微觀尺度力學(xué)行為以及疲勞失效機制等關(guān)鍵科學(xué)問題展開研究。(1)對超聲表面滾壓處理后鎂合金的表面強化機理進(jìn)行詳細(xì)研究,結(jié)果表明:在變形初始階段,孿生變形為主要變形機制;隨著應(yīng)變的增加,大量滑移系統(tǒng)被激活,位錯和孿晶交替作用;同時,也將誘發(fā)產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶。多種細(xì)化機制協(xié)調(diào)作用最終實現(xiàn)了材料表面納米化,擠壓態(tài)AZ31B鎂合金變形層晶粒尺寸最小可以達(dá)到17.26 nm,晶粒細(xì)化效果十分顯著。(2)根據(jù)彈塑性冪函數(shù)本構(gòu)模型,借助有限元數(shù)值模擬分析方法對表面處理后擠壓態(tài)AZ31B鎂合金的微觀尺度力學(xué)行為進(jìn)行反分析,獲得了各梯度納米化變形層的彈塑性力學(xué)性能參數(shù)及其彈塑性本構(gòu)關(guān)系,并對各層應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行了預(yù)測。最后,獲得了適用于UIRP處理后擠壓態(tài)AZ31B鎂合金的晶粒尺寸與力學(xué)性能之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型。...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 金屬材料表面納米化技術(shù)
        1.2.1 表面涂層或沉積技術(shù)
        1.2.2 表面自納米化技術(shù)
        1.2.3 混合納米化技術(shù)
        1.2.4 超聲表面滾壓納米化技術(shù)
    1.3 鎂合金塑性變形機理
        1.3.1 鎂合金中的滑移
        1.3.2 鎂合金中的孿生
        1.3.3 鎂合金塑性變形研究進(jìn)展
    1.4 有限元數(shù)值模擬技術(shù)的研究進(jìn)展
    1.5 疲勞性能的影響因素
        1.5.1 應(yīng)力集中的影響
        1.5.2 表面狀態(tài)的影響
        1.5.3 殘余應(yīng)力的影響
        1.5.4 冶金因素的影響
        1.5.5 顯微組織的影響
        1.5.6 介質(zhì)的影響
        1.5.7 溫度的影響
    1.6 課題研究的主要內(nèi)容和意義
第2章 實驗材料、方法及設(shè)備
    2.1 實驗材料
    2.2 試樣準(zhǔn)備
    2.3 實驗設(shè)備
        2.3.1 超聲表面滾壓設(shè)備
        2.3.2 疲勞試驗設(shè)備
        2.3.3 納米壓痕試驗設(shè)備
    2.4 材料性能測試方法
        2.4.1 金相組織觀察分析方法
        2.4.2 透射電鏡試驗分析方法
        2.4.3 X射線衍射分析方法
        2.4.4 顯微硬度測試分析方法
        2.4.5 掃描電鏡試驗分析方法
        2.4.6 殘余應(yīng)力測試分析方法
        2.4.7 晶粒尺寸測量分析方法
第3章 超聲表面滾壓AZ31B鎂合金顯微組織和性能分析
    3.1 引言
    3.2 納米化鑄造態(tài)AZ31B鎂合金金相顯微組織分析
    3.3 納米化鑄造態(tài)AZ31B鎂合金透射顯微組織分析
    3.4 納米化鑄造態(tài)AZ31B鎂合金XRD分析
    3.5 納米化鑄造態(tài)AZ31B鎂合金顯微硬度分析
    3.6 納米化擠壓態(tài)AZ31B鎂合金金相顯微組織分析
    3.7 納米化擠壓態(tài)AZ31B鎂合金透射顯微組織分析
    3.8 納米化擠壓態(tài)AZ31B鎂合金XRD分析
    3.9 納米化擠壓態(tài)AZ31B鎂合金顯微硬度分析
    3.10 納米化擠壓態(tài)AZ31B鎂合金納米壓痕實驗結(jié)果分析
        3.10.1 納米壓痕實驗彈性模量結(jié)果分析
        3.10.2 納米壓痕實驗P-H特征曲線結(jié)果分析
    3.11 本章小結(jié)
第4章 數(shù)值方法擬合材料彈塑性力學(xué)性能
    4.1 引言
    4.2 數(shù)值模擬建模理論基礎(chǔ)
        4.2.1 冪函數(shù)本構(gòu)模型
        4.2.2 量綱分析
    4.3 納米壓痕數(shù)值模擬模型建立
        4.3.1 有限元模型的建立與網(wǎng)格劃分
        4.3.2 邊界條件及加載方式
    4.4 納米壓痕數(shù)值模擬過程
        4.4.1 典型塑性應(yīng)力
        4.4.2 典型塑性應(yīng)變
        4.4.3 應(yīng)變強化因子
    4.5 納米壓痕數(shù)值模擬結(jié)果分析
        4.5.1 彈塑性性能參數(shù)結(jié)果分析
        4.5.2 冪函數(shù)本構(gòu)關(guān)系結(jié)果分析
        4.5.3 P-h曲線結(jié)果對比分析
        4.5.4 數(shù)值模擬應(yīng)力、應(yīng)變場分析
    4.6 梯度變形層晶粒尺寸與力學(xué)性能關(guān)系分析
    4.7 本章小結(jié)
第5章 超聲表面滾壓擠壓態(tài)AZ31B鎂合金疲勞斷裂機理分析
    5.1 引言
    5.2 疲勞實驗結(jié)果分析
    5.3 疲勞實驗S-N曲線分析
    5.4 疲勞斷口分析
        5.4.1 擠壓態(tài)AZ31B鎂合金母材疲勞斷口分析
        5.4.2 納米化擠壓態(tài)AZ31B鎂合金疲勞斷口分析
    5.5 疲勞壽命提高機理分析
        5.5.1 表面粗糙度對疲勞性能的影響分析
        5.5.2 殘余應(yīng)力對疲勞性能的影響分析
        5.5.3 晶粒細(xì)化、應(yīng)變硬化對疲勞性能的影響分析
        5.5.4 疲勞壽命角度分析提高疲勞性能的最主要因素
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的主要成果
致謝



本文編號：3813070