本文關鍵詞： 鎂鋰合金 熱變形 本構方程 機械性能 復合擠壓　出處：《重慶大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：鎂鋰合金作為目前最輕的金屬結構材料之一,表現出優(yōu)異的成形性能,具有比強度高和良好的阻尼特性等優(yōu)點。因此其在工業(yè)方面的潛在應用價值引起了學術界和技術領域的關注。然而,鎂鋰合金的強度較低,不利于大規(guī)模應用。本課題通過在鎂鋰合金中添加稀土Y和堿土Sr,制備了Mg-Li-Al-Sr-Y和Mg-Li-Zn-Y合金,并且研究了Sr和Y分別對Mg-Li合金組織及性能的影響規(guī)律,探索了擠壓變形工藝對合金組織與性能的影響,研究了合金的流變應力變化規(guī)律。并且建立了鎂鋰合金高溫變形的數學模型,進行了實驗驗證。首次利用復合擠壓制備了Mg-Li/Al復合材料,通過數值模擬系統(tǒng)分析了該實驗過程。主要工作及研究結果如下:①獲取了雙相Mg-9Li-3Al-2Sr合金在高溫壓縮過程中的真應力應變曲線(溫度范圍423 573K,應變速率范圍0.001 1 s-1)。在特定應變范圍內,材料的流變應力隨變形溫度的降低和應變速率的增加而增大。應變軟化在臨界應變處出現,其原因為材料變形過程中的動態(tài)回復和動態(tài)再結晶。在低應變速率下出現鋸齒形流變,即合金的動態(tài)應變時效現象(DSA),其原因為固溶原子Mg和Li周期性剪切阻礙位錯。Mg-9Li-3Al-2Sr合金的數學模型通過Zener Hollomon公式建立,其預測的流變曲線與實驗值非常吻合。相關系數R和平均相對誤差(AARE)分別為0.9970和4.41%,由此可證實該模型的有效性。②研究了高溫擠壓Mg-9Li-3Al-2Sr-2Y合金的流變應力變化規(guī)律和本構模型。分別利用Ludwik,Zener-Hollomon和Hensel-Spittel公式對流變曲線進行了模型建立。三種數學模型成功的描述了該合金在高溫壓縮下的流變行為。Ludwik模型的相關系數R和平均相對誤差(AARE)分別為0.9937和4.48%;Zener-Hollomon模型的相關系數R和平均相對誤差(AARE)分別為0.9938和8.19%;Hensel-Spittel模型的相關系數R和平均相對誤差(AARE)分別為0 0.9920和8.45%。Ludwik和Zener-Hollomon公式可以有效地描述材料的應變軟化階段,而Hensel-Spittel公式可以對合金整體變形進行預測,包括小應變區(qū)域。③通過對Mg-9Li-3Al-2Sr-2Y合金進行雙通道擠壓,β-Li和Al4Sr相均得到了明顯細化。彌散分布的Al4Sr相主要分布在α/β相界面和β Li基體,部分Al2Y相在熱擠壓過程中固溶進入基體。β-Li相的平均晶粒由132μm被細化至~3-8μm。Mg-9Li-3Al-2Sr-2Y合金擠壓棒的中段具有較好的強度和延展性。這是由于擠壓所致的動態(tài)再結晶以及α-Mg相和Al4Sr相的均勻分布。雙通道擠壓可視為一種有效提升鎂鋰合金力學性能的方法。④通過有限元軟件DEFORM-3D對雙通道擠壓過程進行了數值模擬。其硬度分布、損傷以及晶粒尺寸演化均與有效應變有關。通過研究擠壓棒的組織和性能驗證了數學模型的有效性。實驗所獲得載荷和組織演化規(guī)律也與數值模擬相吻合。⑤研究了I相和W相對LZ83-xY鎂合金顯微組織和力學性能的影響。結果表明:LZ83-xY合金中I相和W相的含量變化與Zn/Y質量比有關。I/α-Mg共晶包的結合力可以增強鑄態(tài)LZ83-0.5Y和LZ83-1.0Y合金的強度,而W相對LZ83-1.5Y鎂合金沒有明顯的強化效果。在擠壓態(tài)合金中,I相和W相被擠壓成納米顆粒彌散在β-Li基體中。由于W相的體積分數較高,其彌散強化效果更為明顯。擠壓態(tài)LZ83-1.5Y鎂合金的極限抗拉強度達到238 MPa,伸長率為20%。⑥研究了一種新的復合擠壓制備Mg-Li/Al復合材料的方法。該方法具有以下幾種優(yōu)點:操作簡單、節(jié)約能源、尺寸可控性好、一次成型即可獲得較好的結合強度。擠壓棒材表面共晶組織厚度約為20μm,硬度約為220HV。通過壓縮實驗對復合材料棒、鑄態(tài)合金以及常規(guī)擠壓態(tài)合金進行了對比。實驗表明:室溫下,共晶組織包覆的Mg-Li合金擠壓棒壓縮強度約為335MPa,比鑄態(tài)合金高32%,比常規(guī)擠壓棒材高11%。由于該共晶組織具有較高的熱穩(wěn)定性,其高溫力學性能為鑄態(tài)合金的2倍。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG379

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 高福麒;高斌;高翔;;鎂鋰合金表面鎳磷合金化處理的研究[J];表面技術;2007年06期

2 羅麗娟;鎂鋰合金的開發(fā) 加工和應用[J];稀有金屬快報;2002年05期

3 張英;任智森;楊國英;;鎂鋰合金的組織結構及熔煉加工[J];有色金屬加工;2007年04期

4 黃曉梅;凌文亮;劉颯;王艷艷;;鎂鋰合金在人體模擬汗液中的腐蝕行為[J];表面技術;2009年06期

5 仲志國;盧志文;趙亞忠;;鎂鋰合金的研究進展[J];熱加工工藝;2012年04期

6 王軍武;劉旭賀;王飛超;肖陽;;航空航天用高性能超輕鎂鋰合金[J];軍民兩用技術與產品;2013年06期

7 趙旭峰;馬春江;鄒明;;擠壓和軋制對兩相共存鎂鋰合金組織與性能的影響[J];機械工程材料;2008年06期

8 黃曉梅;王艷艷;劉颯;;鎂鋰合金在模擬人體體液中的腐蝕[J];腐蝕與防護;2011年10期

9 羅洪杰;宋濱娜;劉宜漢;姚廣春;;鎂鋰合金表面兩步法化學鍍鎳工藝(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年10期

10 張密林;;超輕鎂鋰合金設計、制備與表面技術[J];黑龍江冶金;2014年01期

相關會議論文 前1條

1 袁藝;李智君;;復合電解液中鎂鋰合金表面等離子體電解氧化膜的研究[A];中國化學會第28屆學術年會第10分會場摘要集[C];2012年

相關重要報紙文章 前2條

1 冬博;國內首條超輕鎂鋰合金生產線在西安投產[N];中國有色金屬報;2010年

2 本報記者 王可田;國內首條鎂鋰合金生產線在閻良投產[N];陜西科技報;2010年

相關博士學位論文 前4條

1 魏國兵;鎂鋰合金擠壓過程中的組織演變及數值模擬研究[D];重慶大學;2015年

2 張華;鎂鋰合金表面腐蝕防護研究[D];東北大學;2008年

3 高麗麗;鎂鋰合金表面涂層及腐蝕性能研究[D];哈爾濱工程大學;2008年

4 姜濱;鎂鋰合金力學性能及LPSO構筑[D];哈爾濱工程大學;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 杜鵬;稀土Y、Gd對鎂鋰合金組織及性能的影響[D];東北大學;2014年

2 高福毅;磁控濺射法在鎂鋰合金表面制備防腐涂層的研究[D];牡丹江師范學院;2010年

3 姚新兆;鎂鋰合金熔鑄工藝及組織性能的研究[D];湖南大學;2006年

4 姜巍巍;鎂鋰合金表面防腐蝕覆層的研究[D];哈爾濱工程大學;2007年

5 宋濱娜;鎂鋰合金兩步法化學鍍鎳工藝的研究[D];東北大學;2008年

6 宋瑩瑩;鎂鋰合金表面硅烷改性及其腐蝕與防護研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

7 田棟;鎂鋰合金在有機電解液中的電化學行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

8 高亮;鎂鋰合金晶粒細化及其塑性變形工藝研究[D];重慶大學;2010年

9 楊榮輝;鎂鋰合金無鉻防腐涂層研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

10 杜冠軍;鎂鋰合金空氣中的高溫氧化行為及耐腐蝕性能的研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

，

本文編號：1473993