金屬材料在工程上具有廣泛的應(yīng)用,其中鋁合金與鎂合金作為輕金屬在工程界扮演著舉足輕重的角色。對于實際工程而言,力學(xué)性能是材料選擇的一項重要指標(biāo)。一些重要的工程結(jié)構(gòu)部件需要在高溫環(huán)境中長期服役,而這些服役材料的破壞機理及其變形相關(guān)研究對工程設(shè)計尤為重要。本文對兩種常用的鋁合金（5083）與鎂合金（AZ31B）材料的疲勞及其時間相關(guān)特性進行了探索,并借助微觀實驗設(shè)備,對材料變形的物理機理進行了分析。在工程中,外部載荷的形式多種多樣,疲勞載荷尤為常見,從而備受科研與工程人員的關(guān)注。因此,分析材料疲勞損傷的機理是本文的一大主要內(nèi)容。此外,以蠕變?yōu)榇淼臅r間相關(guān)特性也極大地影響著材料的穩(wěn)定性及壽命,合理精準(zhǔn)地將材料的變形行為與時間相關(guān)特性聯(lián)系在一起并給出精準(zhǔn)的描述是本文另一重要目的。本文首先探索了常溫下粗晶粒（Coarse Grained）和通過等通道擠壓（Equal Channel Angular Pressing）制備的超細晶粒（Ultrafine-grained）5083鋁合金材料的疲勞性能。對兩種不同晶粒尺寸的5083鋁合金進行了疲勞實驗。詳細研究了兩種晶粒尺寸的5083鋁合金從低周疲勞到... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

CG材料的微觀結(jié)構(gòu)。

圖2-1所示為CG 5083鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)圖。圖2-1(a)和(b)分別是CG 5083鋁合金縱截面與橫截面的EBSD圖像,其采集步長為0.7μm/s。從圖中可以看到,縱截面與橫截面分別大約分布有2533和2273個晶粒。晶粒尺寸分布如圖2-1(c)和(d)所示。圖2-1(c)所示為縱截面晶粒尺寸統(tǒng)計圖,從圖中可以看到,晶粒尺寸分布在10-150μm之間,平均尺寸為35μm。圖2-1(d)為橫截面晶粒統(tǒng)計圖,從圖中可以看到,橫截面的晶粒尺寸分布在4-90μm之間,平均尺寸約為17μm。材料微觀結(jié)構(gòu)的極圖如圖2-1(e)所示,此種材料在<100>與<111>面上具有比較強的織構(gòu)。圖2-2所示為縱截面的BSE掃描圖,從圖2-2(a)可以看到破碎的第二相夾雜大致成排排列。除了這些較大的夾雜之外,也發(fā)現(xiàn)納米尺寸的沉淀物,如圖2-2(b)所示,這些納米層面的沉淀物呈圓柱狀,雜亂無序地分布在基體中。材料中的化學(xué)元素的分布也是不均勻的,在圖2-2(c)中的區(qū)域1中可以發(fā)現(xiàn)錳和鉻元素的隔離帶,然而,在區(qū)域2中卻幾乎沒有沉淀物與夾雜。

本文中制備UFG 5083鋁合金試驗件,采用的是等通道轉(zhuǎn)角擠壓法(Equal channel angular pressing,ECAP)。ECAP最初由Segal在1973年發(fā)明[128]。在制備UFG材料過程中,ECAP幾乎不改變試驗件的橫截面,并且制備的過程中試驗件能夠多次重復(fù)進行等通道轉(zhuǎn)角擠壓,從而使得試驗件中能夠積累大量的塑性應(yīng)變。ECAP因此被廣泛應(yīng)用在制備UFG材料工藝中。在ECAP中,變形的積累通過試驗件在兩個相連通的等直徑的模具中擠壓產(chǎn)生的剪切應(yīng)變來實現(xiàn)。如圖2-3所示,通過施加載荷,使得試驗件通過模具,從而達到塑性應(yīng)變的積累。根據(jù)[133],經(jīng)過N次的擠壓,試驗件的Von Mises等效塑性應(yīng)變是:

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：2988831