超聲表面滾壓處理對(duì)AZ31B鎂合金力學(xué)性能和耐腐蝕性能的影響
發(fā)布時(shí)間:2021-01-29 01:54
Mg-Al合金因其密度低,比強(qiáng)度高,比剛度高,機(jī)械加工性能好等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)中扮演著極其重要的角色。近年來(lái),它們成為汽車和航天工業(yè)極具前景和應(yīng)用價(jià)值的金屬材料。然而,由于鎂合金是密排六方(hcp)晶體結(jié)構(gòu),強(qiáng)度低、耐磨性差、化學(xué)反應(yīng)活性高易發(fā)生腐蝕、塑性變形能力差,鎂合金在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用被極大的限制。超聲表面滾壓處理(USRP)是一種基于工具頭高頻沖擊的新型超聲輔助表面自納米化技術(shù),與其他表面處理技術(shù)相比,USRP能夠同時(shí)提高材料的表面性能、力學(xué)性能和耐腐蝕性。雖然USRP已經(jīng)在工業(yè)上得到了初步應(yīng)用,但是USRP對(duì)鎂合金力學(xué)性能和耐腐蝕性的影響研究甚少。因此,本文設(shè)置了不同的滾壓量對(duì)AZ31B鎂合金進(jìn)行了表面強(qiáng)化,分析其強(qiáng)化機(jī)理,同時(shí)通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)分析并驗(yàn)證USRP是否可以同時(shí)改善AZ31B鎂合金的表面性能、力學(xué)性能和耐腐蝕性能,優(yōu)化USRP工藝,為進(jìn)一步擴(kuò)大USRP加工AZ31B鎂合金在工業(yè)上的應(yīng)用提供試驗(yàn)依據(jù)。本文對(duì)軋制態(tài)AZ31B鎂合金進(jìn)行不同滾壓量的USRP加工,采用表面粗糙度儀測(cè)量了 USRP加工前后AZ31B鎂合金試樣表面粗糙度的變化情況,通過(guò)XRD研究了處理前后合金的相組成...
【文章來(lái)源】:南昌大學(xué)江西省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:71 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1金屬鎂的晶體結(jié)構(gòu)及重耍的晶面晶向
較于普通光源而言,亮度、單色性高、方向性好,是人類的又一重??要發(fā)明。作為新型光源,激光具有聚焦性強(qiáng)、功率密度大、控制便捷、可在大??氣中遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì),現(xiàn)階段被廣泛應(yīng)用于材料表面改性技術(shù)中。當(dāng)激光作??用于金屬材料表面后,可極大地提高材料表面的力學(xué)性能、摩擦磨損性能以及??耐腐蝕性。激光束表面改性技術(shù)是當(dāng)前材料工程學(xué)科的重要發(fā)展方向之一『7]。??激光沖擊強(qiáng)化(LSP)技術(shù)是一種利用激光沖擊在材料表面產(chǎn)生劇烈的塑性變??形,從而達(dá)到強(qiáng)化材料目的的新型加工技術(shù),,激光沖擊強(qiáng)化工藝如圖1.2所示。??相較于其他的傳統(tǒng)表面強(qiáng)化技術(shù),LSP的操作更為靈活便捷,功率、光斑、掃??描速度等工藝參數(shù)都可調(diào)節(jié),且可在大氣中進(jìn)行,無(wú)污染、無(wú)輻射,噪聲低|45]。??材料經(jīng)過(guò)LSP加工后,表面改性層與基體結(jié)合力高,結(jié)合狀態(tài)較好且不易脫落,??改性層厚度最大可達(dá)1.0mm。江蘇大學(xué)Zhang等對(duì)AZ31B鎂合金經(jīng)過(guò)LSP處理??后的顯微組織,力學(xué)性能,抗應(yīng)力腐蝕等方面進(jìn)行了深入的分析研究。大量的??實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,LSP可以有效細(xì)化AZ31B鎂合金的表層顯微組織,改善其力學(xué)??性能,但是對(duì)試樣的表面質(zhì)量產(chǎn)生了不利的影響#1。??1??i?mg?l;LstT??\?*!?????-??I?\?今?xj?? ̄\?—...?\?、??slHK'k?morallir?Tarsia??圖1.2激光沖擊強(qiáng)化過(guò)程示意圖??6??
?第1章緒論???1.3.2表面機(jī)械研磨技術(shù)??表面機(jī)械研磨處理(SMAT)是一種效果很好的表面強(qiáng)化技術(shù),近年來(lái)得到了??廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。與傳統(tǒng)的表面強(qiáng)化工藝相比,其工藝與傳統(tǒng)噴丸工藝類似,??但在某些方面具有噴丸工藝所不具備的優(yōu)點(diǎn)特征。圖1.3給出了?SMAT設(shè)備原理??示意圖[47]。如圖所示,SMAT設(shè)備可分為兩部分:振動(dòng)發(fā)生器,放置樣品、小??球的容器。振動(dòng)發(fā)生器的作用是驅(qū)動(dòng)容器做垂直振動(dòng),從而帶動(dòng)小球產(chǎn)生共振,??材料表面會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)不斷地被大量的小球以各種隨機(jī)的角度高速?zèng)_擊,??產(chǎn)生劇烈的塑性變形,表層的顯微組織得到細(xì)化,最終在材料的整個(gè)表面形成??具有一定厚度的梯度顯微組織結(jié)構(gòu),且形成的納米層與基體間無(wú)明顯的界面,??結(jié)合狀況良好。Xiao等對(duì)材料經(jīng)SMAT強(qiáng)化后得到的顯微組織和力學(xué)性能的研??究結(jié)果表明,材料經(jīng)過(guò)SMAT處理后表層的顯微組織得到極大程度細(xì)化,同時(shí)??力學(xué)性能得到大幅提升[48]。??\?acuum??Snmple?*??/?,?T?A?;??I???t?I?——??Vibration?A??generator?—??圖1.3表面機(jī)械研磨處理過(guò)程示意圖??1.3.3表面噴丸技術(shù)??超聲表面噴丸技術(shù)(USSP)是一種新型的表面強(qiáng)化技術(shù),大量彈丸會(huì)持續(xù)??向材料表面施加高頻沖擊,使材料表層區(qū)域產(chǎn)生劇烈的塑性變形,并形成具有??一定厚度的硬化層[49]。整個(gè)USSP的加工過(guò)程就如同大量的小錘持續(xù)不斷的擊??打著所加工材料的表面,在材料表層形成了高密度的位錯(cuò),同時(shí)引起晶粒的嚴(yán)??重畸變。位錯(cuò)逐漸相互糾纏并在晶粒內(nèi)部形成位錯(cuò)墻與位錯(cuò)纏結(jié)。隨著材料表??層塑性變形的不斷積
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]微量Sr對(duì)Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr醫(yī)用可降解鎂合金顯微組織、力學(xué)性能及腐蝕性能的影響[J]. 余偉銘,李靜媛,李建興,王瑾,賴慧穎,張?jiān)? 稀有金屬材料與工程. 2019(12)
[2]醫(yī)用鎂合金:成分、組織及腐蝕[J]. 曾榮昌,崔藍(lán)月,柯偉. 金屬學(xué)報(bào). 2018(09)
[3]超聲沖擊MB8鎂合金的耐磨性與顯微硬度試驗(yàn)(英文)[J]. 于影霞,何柏林,呂宗敏,雷思涌,夏崧崧. 稀有金屬材料與工程. 2017(07)
[4]表面超聲滾壓處理對(duì)高速列車車軸鋼疲勞性能的影響[J]. 任學(xué)沖,陳利欽,劉鑫貴,項(xiàng)彬,林國(guó)標(biāo). 材料工程. 2015(12)
[5]2D12鋁合金超聲滾壓疲勞性能的試驗(yàn)研究[J]. 楊巍,劉鵬,許良,回麗,周松,楊林青. 輕合金加工技術(shù). 2015(10)
[6]超聲沖擊對(duì)AZ91D鎂合金耐腐蝕性能的影響[J]. 于影霞,何柏林,夏松松,吳劍,陳朝霞. 熱加工工藝. 2015(20)
[7]激光沖擊強(qiáng)化AZ31鎂合金摩擦磨損性能的研究[J]. 何換菊,張凌峰,楊根妹,呂陽(yáng)陽(yáng). 中國(guó)激光. 2015(09)
[8]Gd元素對(duì)激光熔覆鎂合金涂層組織和性能的影響[J]. 陳宏,李鑄國(guó),姚成武,吳毅雄. 中國(guó)激光. 2015(03)
[9]鍍鎳對(duì)鎂合金AZ61耐腐蝕性能的影響[J]. 溫泉,馬旭. 腐蝕與防護(hù). 2015(01)
[10]超聲波滾壓光整加工技術(shù)機(jī)理研究[J]. 于澤旭,宋錦春,王琰,倪克. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2014(12)
博士論文
[1]熱等靜壓Ti-6Al-4V材料的表面加熱輔助超聲復(fù)合滾壓強(qiáng)化機(jī)理研究[D]. 李剛.華南理工大學(xué) 2017
[2]金屬表面超聲滾壓加工理論及表層力學(xué)性能研究[D]. 劉宇.天津大學(xué) 2012
[3]ZK60和GW103K鎂合金高周疲勞行為及其噴丸強(qiáng)化研究[D]. 劉文才.上海交通大學(xué) 2011
碩士論文
[1]Cl-濃度、激光沖擊對(duì)鎂合金耐腐蝕性影響的檢測(cè)及分析[D]. 江崇遠(yuǎn).江蘇大學(xué) 2018
[2]AZ31鎂合金激光沖擊強(qiáng)化組織及性能研究[D]. 左子楷.江蘇大學(xué) 2017
[3]表面機(jī)械研磨處理AZ31鎂合金顯微組織和力學(xué)性能研究[D]. 金斌.南昌大學(xué) 2015
[4]表面機(jī)械研磨處理對(duì)AZ31變形鎂合金摩擦磨損性能的影響[D]. 付東明.南昌大學(xué) 2015
[5]超聲波滾壓光整加工技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王琰.東北大學(xué) 2014
[6]AZ31鎂合金動(dòng)態(tài)塑性變形后的微觀組織及力學(xué)性能演變[D]. 段高林.重慶大學(xué) 2014
[7]AZ31B和AZ91D鎂合金低溫力學(xué)性能研究[D]. 鄺栗山.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
本文編號(hào):3006070
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【文章頁(yè)數(shù)】:71 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1金屬鎂的晶體結(jié)構(gòu)及重耍的晶面晶向
較于普通光源而言,亮度、單色性高、方向性好,是人類的又一重??要發(fā)明。作為新型光源,激光具有聚焦性強(qiáng)、功率密度大、控制便捷、可在大??氣中遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì),現(xiàn)階段被廣泛應(yīng)用于材料表面改性技術(shù)中。當(dāng)激光作??用于金屬材料表面后,可極大地提高材料表面的力學(xué)性能、摩擦磨損性能以及??耐腐蝕性。激光束表面改性技術(shù)是當(dāng)前材料工程學(xué)科的重要發(fā)展方向之一『7]。??激光沖擊強(qiáng)化(LSP)技術(shù)是一種利用激光沖擊在材料表面產(chǎn)生劇烈的塑性變??形,從而達(dá)到強(qiáng)化材料目的的新型加工技術(shù),,激光沖擊強(qiáng)化工藝如圖1.2所示。??相較于其他的傳統(tǒng)表面強(qiáng)化技術(shù),LSP的操作更為靈活便捷,功率、光斑、掃??描速度等工藝參數(shù)都可調(diào)節(jié),且可在大氣中進(jìn)行,無(wú)污染、無(wú)輻射,噪聲低|45]。??材料經(jīng)過(guò)LSP加工后,表面改性層與基體結(jié)合力高,結(jié)合狀態(tài)較好且不易脫落,??改性層厚度最大可達(dá)1.0mm。江蘇大學(xué)Zhang等對(duì)AZ31B鎂合金經(jīng)過(guò)LSP處理??后的顯微組織,力學(xué)性能,抗應(yīng)力腐蝕等方面進(jìn)行了深入的分析研究。大量的??實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,LSP可以有效細(xì)化AZ31B鎂合金的表層顯微組織,改善其力學(xué)??性能,但是對(duì)試樣的表面質(zhì)量產(chǎn)生了不利的影響#1。??1??i?mg?l;LstT??\?*!?????-??I?\?今?xj?? ̄\?—...?\?、??slHK'k?morallir?Tarsia??圖1.2激光沖擊強(qiáng)化過(guò)程示意圖??6??
?第1章緒論???1.3.2表面機(jī)械研磨技術(shù)??表面機(jī)械研磨處理(SMAT)是一種效果很好的表面強(qiáng)化技術(shù),近年來(lái)得到了??廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。與傳統(tǒng)的表面強(qiáng)化工藝相比,其工藝與傳統(tǒng)噴丸工藝類似,??但在某些方面具有噴丸工藝所不具備的優(yōu)點(diǎn)特征。圖1.3給出了?SMAT設(shè)備原理??示意圖[47]。如圖所示,SMAT設(shè)備可分為兩部分:振動(dòng)發(fā)生器,放置樣品、小??球的容器。振動(dòng)發(fā)生器的作用是驅(qū)動(dòng)容器做垂直振動(dòng),從而帶動(dòng)小球產(chǎn)生共振,??材料表面會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)不斷地被大量的小球以各種隨機(jī)的角度高速?zèng)_擊,??產(chǎn)生劇烈的塑性變形,表層的顯微組織得到細(xì)化,最終在材料的整個(gè)表面形成??具有一定厚度的梯度顯微組織結(jié)構(gòu),且形成的納米層與基體間無(wú)明顯的界面,??結(jié)合狀況良好。Xiao等對(duì)材料經(jīng)SMAT強(qiáng)化后得到的顯微組織和力學(xué)性能的研??究結(jié)果表明,材料經(jīng)過(guò)SMAT處理后表層的顯微組織得到極大程度細(xì)化,同時(shí)??力學(xué)性能得到大幅提升[48]。??\?acuum??Snmple?*??/?,?T?A?;??I???t?I?——??Vibration?A??generator?—??圖1.3表面機(jī)械研磨處理過(guò)程示意圖??1.3.3表面噴丸技術(shù)??超聲表面噴丸技術(shù)(USSP)是一種新型的表面強(qiáng)化技術(shù),大量彈丸會(huì)持續(xù)??向材料表面施加高頻沖擊,使材料表層區(qū)域產(chǎn)生劇烈的塑性變形,并形成具有??一定厚度的硬化層[49]。整個(gè)USSP的加工過(guò)程就如同大量的小錘持續(xù)不斷的擊??打著所加工材料的表面,在材料表層形成了高密度的位錯(cuò),同時(shí)引起晶粒的嚴(yán)??重畸變。位錯(cuò)逐漸相互糾纏并在晶粒內(nèi)部形成位錯(cuò)墻與位錯(cuò)纏結(jié)。隨著材料表??層塑性變形的不斷積
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]微量Sr對(duì)Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr醫(yī)用可降解鎂合金顯微組織、力學(xué)性能及腐蝕性能的影響[J]. 余偉銘,李靜媛,李建興,王瑾,賴慧穎,張?jiān)? 稀有金屬材料與工程. 2019(12)
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[3]超聲沖擊MB8鎂合金的耐磨性與顯微硬度試驗(yàn)(英文)[J]. 于影霞,何柏林,呂宗敏,雷思涌,夏崧崧. 稀有金屬材料與工程. 2017(07)
[4]表面超聲滾壓處理對(duì)高速列車車軸鋼疲勞性能的影響[J]. 任學(xué)沖,陳利欽,劉鑫貴,項(xiàng)彬,林國(guó)標(biāo). 材料工程. 2015(12)
[5]2D12鋁合金超聲滾壓疲勞性能的試驗(yàn)研究[J]. 楊巍,劉鵬,許良,回麗,周松,楊林青. 輕合金加工技術(shù). 2015(10)
[6]超聲沖擊對(duì)AZ91D鎂合金耐腐蝕性能的影響[J]. 于影霞,何柏林,夏松松,吳劍,陳朝霞. 熱加工工藝. 2015(20)
[7]激光沖擊強(qiáng)化AZ31鎂合金摩擦磨損性能的研究[J]. 何換菊,張凌峰,楊根妹,呂陽(yáng)陽(yáng). 中國(guó)激光. 2015(09)
[8]Gd元素對(duì)激光熔覆鎂合金涂層組織和性能的影響[J]. 陳宏,李鑄國(guó),姚成武,吳毅雄. 中國(guó)激光. 2015(03)
[9]鍍鎳對(duì)鎂合金AZ61耐腐蝕性能的影響[J]. 溫泉,馬旭. 腐蝕與防護(hù). 2015(01)
[10]超聲波滾壓光整加工技術(shù)機(jī)理研究[J]. 于澤旭,宋錦春,王琰,倪克. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2014(12)
博士論文
[1]熱等靜壓Ti-6Al-4V材料的表面加熱輔助超聲復(fù)合滾壓強(qiáng)化機(jī)理研究[D]. 李剛.華南理工大學(xué) 2017
[2]金屬表面超聲滾壓加工理論及表層力學(xué)性能研究[D]. 劉宇.天津大學(xué) 2012
[3]ZK60和GW103K鎂合金高周疲勞行為及其噴丸強(qiáng)化研究[D]. 劉文才.上海交通大學(xué) 2011
碩士論文
[1]Cl-濃度、激光沖擊對(duì)鎂合金耐腐蝕性影響的檢測(cè)及分析[D]. 江崇遠(yuǎn).江蘇大學(xué) 2018
[2]AZ31鎂合金激光沖擊強(qiáng)化組織及性能研究[D]. 左子楷.江蘇大學(xué) 2017
[3]表面機(jī)械研磨處理AZ31鎂合金顯微組織和力學(xué)性能研究[D]. 金斌.南昌大學(xué) 2015
[4]表面機(jī)械研磨處理對(duì)AZ31變形鎂合金摩擦磨損性能的影響[D]. 付東明.南昌大學(xué) 2015
[5]超聲波滾壓光整加工技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王琰.東北大學(xué) 2014
[6]AZ31鎂合金動(dòng)態(tài)塑性變形后的微觀組織及力學(xué)性能演變[D]. 段高林.重慶大學(xué) 2014
[7]AZ31B和AZ91D鎂合金低溫力學(xué)性能研究[D]. 鄺栗山.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
本文編號(hào):3006070
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