【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,航空航天設(shè)備在使用性能方面正朝著長(zhǎng)壽命,大尺寸,高負(fù)載能力和輕量化的方向高速發(fā)展。鎂合金比強(qiáng)度、比剛度高,阻尼減振性能優(yōu)異、電磁屏蔽性好,航空航天設(shè)備的某些構(gòu)件正逐步使用高性能鎂合金代替鐵、鋁等其他傳統(tǒng)材料。傳統(tǒng)方法中研究鎂合金塑性變形及斷裂行為主要是通過(guò)對(duì)變形鎂合金材料進(jìn)行熱模擬壓縮、室溫拉伸等實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中材料微觀結(jié)構(gòu)的變化卻難以看到,缺乏塑性變形和斷裂行為的直接證據(jù)。采用原位加載技術(shù)可實(shí)時(shí)跟蹤材料表面的微觀組織變化及損傷破壞過(guò)程,從而深入理解材料塑性變形及開裂損傷的原因,為評(píng)估和改善材料宏觀及微觀特性提供最直接證據(jù)。本文選用AZ31鎂合金、Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr變形稀土鎂合金為研究對(duì)象,通過(guò)DSC分析、金相微觀組織觀察、Image-pro Plus軟件分析等方法進(jìn)行微觀表征;通過(guò)硬度檢測(cè)儀測(cè)試了鎂合金的力學(xué)性能;通過(guò)掃描電鏡-原位加載的實(shí)驗(yàn)方法研究分析了退火態(tài)AZ31鎂合金、固溶態(tài)稀土鎂合金的裂紋萌生、擴(kuò)展行為。具體結(jié)論為:(1)退火態(tài)AZ31鎂合金變形過(guò)程中,已開動(dòng)滑移系的晶粒會(huì)對(duì)未開動(dòng)滑移系的晶粒產(chǎn)生一種作用力,變形晶粒表面的滑移線到達(dá)晶界處引起晶界處應(yīng)力集中,微裂紋在晶界處產(chǎn)生,并按照微裂紋-大裂紋-晶間裂紋的方式擴(kuò)展。(2)經(jīng)過(guò)不同的固溶處理工藝后,Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土鎂合金中的第二相還是會(huì)有殘留,并以塊狀相為主。第二相受固溶溫度的影響較固溶時(shí)間更加明顯。(3)當(dāng)固溶處理工藝為480℃×10h、510℃×10h時(shí),Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土鎂合金基體表面殘留有大量塊狀LPSO相,塊狀LPSO相的彈性模量遠(yuǎn)高于基體的彈性模量,拉伸過(guò)程中基體的應(yīng)力會(huì)逐漸轉(zhuǎn)移到塊狀LPSO相上,從而使塊狀LPSO相上出現(xiàn)應(yīng)力集中導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。(4)當(dāng)固溶處理工藝為510℃×13h、510℃×16h時(shí),Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土鎂合金中的塊狀LPSO相發(fā)生了結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,對(duì)位錯(cuò)滑移的阻力增強(qiáng),LPSO/α-Mg界面發(fā)生應(yīng)力集中從而產(chǎn)生裂紋。(5)當(dāng)固溶處理工藝為510℃×19h、510℃×22h時(shí),加熱時(shí)間的增加導(dǎo)致了Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土鎂合金中的晶粒長(zhǎng)大,使得稀土鎂合金塑性變形過(guò)程中的位錯(cuò)滑移距離增加,位錯(cuò)塞積能太高,對(duì)晶界的作用力太大致使晶界處出現(xiàn)裂紋。(6)固溶處理工藝為510℃×16h時(shí),Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土鎂合金產(chǎn)生第一條裂紋時(shí)的應(yīng)力和斷裂強(qiáng)度達(dá)到最大,且裂紋缺陷最少。因此,510℃×16h是Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr稀土鎂合金最佳固溶處理工藝。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TG146.22;V252.2
【圖文】：

DSC分析曲線

（3）原位拉伸操作鎂合金拉伸試樣發(fā)生屈服前夾具位移每隔 0.5mm 抓拍一次圖片，屈服后每mm 抓拍一次圖片。拉伸過(guò)程中，只要發(fā)現(xiàn)裂紋出現(xiàn)，隨時(shí)停止加載并記錄此時(shí)力與應(yīng)變。

經(jīng)過(guò)塑性變形的稀土鎂合金基體表面存在大量第二相，大部。由于金相顯微鏡分辨率低，有些第二相的形態(tài)和種類也無(wú)法準(zhǔn)確看到合金變形態(tài) SEM 組織，從圖中看出，基體表面主要有四種形狀的第白色點(diǎn)狀相、灰色塊狀相、接近基體顏色的層片狀相和少量的白色方a b

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本文編號(hào)：2789105