本文關(guān)鍵詞：定向凝固下鎂及鎂錫合金單晶的力學(xué)性能和孿生行為研究

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【摘要】：當(dāng)前鎂合金的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)成為世界鎂合金研究的重要領(lǐng)域,但鎂合金難以塑性成形、壓力加工成型性能較差,使其進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展受到限制。鎂合金是密排六方的晶體結(jié)構(gòu),在室溫下獨(dú)立的滑移系較少,因此研究鎂合金塑性變形過(guò)程從而提高鎂合金的力學(xué)性能具有重要的意義。本文主要采用定向凝固手段得到鎂及鎂錫合金的單晶,從而排除掉晶粒與晶粒之間的相互影響,單純地研究單個(gè)晶粒在進(jìn)行拉伸過(guò)程中的取向及孿生行為,并討論不同取向的單晶滑移及孿生等變形機(jī)制和材料的屈服強(qiáng)度、延伸率及加工硬化行為的內(nèi)在關(guān)系,為改善鎂及鎂合金多晶的塑性變形提供一定的理論基礎(chǔ)。本論文根據(jù)過(guò)冷度原理,控制定向凝固熔煉爐下降速度為0.2mm/min,得到純鎂及鎂合金的鑄錠,研究單晶或者粗大的鎂合金鑄錠在拉伸條件下的組織、力學(xué)性能、取向分布等。采用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、背散射電子衍射儀(EBSD)、力學(xué)性能測(cè)試等方法。主要成果如下:(1)鎂雙晶和鎂單晶在拉伸過(guò)程中力學(xué)性能差異較小,但拉伸后的孿晶宏觀形態(tài)各異,鎂雙晶的孿晶由于應(yīng)力集中和取向差異,主要呈樹(shù)葉狀分布在晶界處;鎂單晶的孿晶則隨機(jī)分散在鎂基體中。在變形過(guò)程中,先以滑移為主,后以孿生為主,孿生可以減緩材料加工硬化率下降的趨勢(shì)甚至使材料的加工硬化率上升。(2)應(yīng)變協(xié)調(diào)因子可以衡量孿生變體類型的選擇。當(dāng)特定類型的{10-12}孿生變體開(kāi)啟之后,通過(guò)晶界之間的傳遞,按照不同晶粒之間孿生變體的m’大小可以選擇要開(kāi)啟的孿生變體類型;在單個(gè)晶粒中,按照單個(gè)晶粒中六種孿生變體之間的m’值也可以選擇最容易開(kāi)啟的變體類型。(3)從Mg-Sn單晶的力學(xué)性能來(lái)說(shuō),Mg-0.1Sn單晶的屈服強(qiáng)度最高,延伸率最低,其平行方向和垂直方向的屈服強(qiáng)度分別23.7MPa和19.9MPa;當(dāng)Sn含量增加到0.5%時(shí),屈服強(qiáng)度降低,延伸率升高,兩個(gè)方向的屈服強(qiáng)度差別不大分別為9.84MPa和7.82MPa;Mg-0.85Sn單晶的力學(xué)性能的屈服強(qiáng)度則稍有升高,延伸率則接近于Mg-0.5Sn,但平行方向和垂直方向的力學(xué)性能有較大差別,屈服強(qiáng)度分別為16.37MPa和23MPa。其中,Mg-0.5Sn的平行方向和垂直方向的力學(xué)性能差別最小。因?yàn)樵摵辖鹌叫蟹较蚝痛怪狈较蚧频淖畲骃F分別為0.176和0.288,兩者最接近。(4)從Mg-Sn單晶的凝固生長(zhǎng)方向來(lái)說(shuō),Mg-0.1Sn單晶和Mg-0.85Sn單晶大致沿著C軸進(jìn)行生長(zhǎng),外力軸方向接近于熱流方向,有利于孿晶的開(kāi)啟,因此Mg-0.1Sn和Mg-0.85Sn單晶產(chǎn)生的孿晶在Y軸拉應(yīng)力作用下SF分別為0.482和0.174。而Mg-0.5Sn單晶在凝固過(guò)程中的擇優(yōu)取向與C軸發(fā)生了一定角度的偏轉(zhuǎn),使之在拉伸過(guò)程中,孿生變形主要受沿著Z軸的壓應(yīng)力或X軸方向的壓應(yīng)力影響,而沿著Y軸(即外加拉力方向)的SF普遍較低為負(fù)。
【關(guān)鍵詞】：定向凝固 單晶 力學(xué)性能 孿生行為 EBSD
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-23
• 1.1 引言9
• 1.2 鎂及鎂合金的基本特點(diǎn)9-11
• 1.3 鎂及鎂合金的應(yīng)用11
• 1.4 鎂及鎂合金的塑性變形理論11-16
• 1.4.1 鎂合金的滑移機(jī)制11-14
• 1.4.2 鎂合金的孿生行為14-16
• 1.5 定向凝固技術(shù)概述16-20
• 1.5.1 定向凝固技術(shù)的原理及其應(yīng)用16-17
• 1.5.2 定向凝固工藝研究17-18
• 1.5.3 鎂合金定向凝固工藝的理論依據(jù)和研究現(xiàn)狀18-20
• 1.6 本課題研究的目的和研究?jī)?nèi)容20-23
• 2 實(shí)驗(yàn)材料和研究方法23-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料成分設(shè)計(jì)23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)工藝路線23-24
• 2.3 定向凝固實(shí)驗(yàn)熔煉設(shè)備和方法24-25
• 2.4 定向凝固熔煉工藝參數(shù)25
• 2.5 實(shí)驗(yàn)表征方法25-28
• 2.5.1 成分檢測(cè)25-26
• 2.5.2 宏觀組織分析26-27
• 2.5.3 力學(xué)行為測(cè)試27-28
• 2.5.4 顯微組織分析28
• 2.5.5 掃描電鏡（SEM）測(cè)試28
• 2.5.6 背散射電子衍射（EBSD）分析28
• 2.6 EBSD技術(shù)的分析計(jì)算方法28-33
• 2.6.1 孿晶類型的判斷方法28-30
• 2.6.2 滑移和孿生的Schmid因子計(jì)算方法30-33
• 3 定向凝固下純鎂的拉伸性能研究及孿生行為分析33-43
• 3.1 引言33
• 3.2 宏觀組織分析33-34
• 3.3 拉伸力學(xué)行為與組織分析34-38
• 3.4 取向分析和孿生行為研究38-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 4 定向凝固下Mg-Sn合金的拉伸性能及孿生行為分析43-75
• 4.1 引言43
• 4.2 宏觀組織分析43-45
• 4.3 拉伸力學(xué)性能和孿生行為研究45-71
• 4.3.1 Mg-0.1Sn的拉伸性能和孿生行為研究45-54
• 4.3.2 Mg-0.5Sn的拉伸性能和孿生行為研究54-62
• 4.3.3 Mg-0.85Sn的拉伸性能和孿生行為研究62-71
• 4.4 分析與討論71-72
• 4.4.1 不同Sn含量的鎂單晶力學(xué)性能對(duì)比71-72
• 4.4.2 不同Sn含量的鎂單晶孿生行為對(duì)比分析72
• 4.5 本章小結(jié)72-75
• 5 結(jié)論75-77
• 致謝77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 附錄83
• 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83

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