本文選題：鎂合金　切入點：表面機械研磨處理　出處：《南昌大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：近年來,梯度納米結(jié)構(gòu)材料由于其獨特的微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能而備受關(guān)注。表面機械研磨處理(SMAT),作為最有效的表面納米化從而獲得梯度納米結(jié)構(gòu)的技術(shù),已被成功的應(yīng)用到了銅、鎳、不銹鋼等金屬材料中,并取得了顯著的力學(xué)性能改善效果。然而,國內(nèi)外鮮有梯度納米結(jié)構(gòu)鎂合金力學(xué)性能相關(guān)的報道。因此,本工作對運用等通道擠壓(ECAP)技術(shù)以及常見商業(yè)軋制工藝制備的兩種狀態(tài)的AZ31鎂合金進行了表面機械研磨處理。采用光學(xué)顯微鏡(OM)、X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)及顯微硬度、單軸拉伸等測試設(shè)備系統(tǒng)研究了表面機械研磨處理后兩種狀態(tài)AZ31鎂合金的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能特征,分析討論了表面機械研磨對兩種狀態(tài)AZ31鎂合金顯微組織和力學(xué)性能帶來的影響,并比較了不同基底梯度納米結(jié)構(gòu)鎂合金的力學(xué)性能差異。最后,采用SEM原位拉伸實驗,研究了梯度結(jié)構(gòu)AZ31鎂合金拉伸變形過程中,不同晶粒度組織的動態(tài)變形和斷裂行為,并分析討論了其差異。主要研究結(jié)論如下:1.ECAP制備的AZ31鎂合金經(jīng)過SMAT處理后,在沿板材試樣厚度方向形成了梯度納米結(jié)構(gòu):SMAT處理10 min后,表面為取向隨機平均晶粒度為27.4 nm左右的納米晶(~100 nm)層,其厚度約為50μm;至距SMAT處理表面80~90μm深為晶粒度在亞微米級(100 nm~1μm)的超細晶層;距SMAT處理表面90μm以下的組織,雖無明顯晶粒細化,卻引入了一定體積分數(shù)的孿晶。長時間SMAT處理后,芯部組織孿晶界體積分數(shù)可達30%。力學(xué)性能方面,SMAT處理可以提升ECAP制備的AZ31鎂合金硬度,并在合金沿板厚方向呈梯度分布。同時,SMAT處理可以提升合金強度,但會在一定程度上犧牲合金的塑性。SMAT處理3 min后,合金的抗拉強度可提升121.8%。然而,隨著SMAT處理時間的進一步增長,強度提升效果明顯減弱。此外,值得注意的是,SMAT處理后,合金展現(xiàn)出了不同于原始ECAP態(tài)鎂合金的應(yīng)變硬化行為。應(yīng)變硬化III階段:SMAT處理后合金的應(yīng)變硬化率比原始ECAP態(tài)高,且隨著SMAT時間的增長,應(yīng)變硬化率也隨之提高;而應(yīng)變硬化IV階段,SMAT處理后,合金的應(yīng)變硬化率更低,且隨著SMAT處理時間的增長,合金的應(yīng)變硬化率隨之降低。2.商業(yè)軋制AZ31鎂合金在經(jīng)過SMAT處理后,同樣在沿板材試樣厚度方向形成了梯度納米結(jié)構(gòu)表面層,且這一表面層厚度隨SMAT處理時間增長而增厚。SMAT處理10 min表面為取向隨機平均晶粒度為41 nm左右的納米晶層;至距SMAT處理表面約165μm厚度,為晶粒度在亞微米級的超細晶區(qū);距SMAT處理表面165μm以下為芯部粗晶組織。力學(xué)性能方面,SMAT處理可以提升商業(yè)軋制AZ31鎂合金硬度,并同樣在合金沿板厚方向呈梯度分布。同時,SMAT處理可以提升合金強度,但一樣會在一定程度上犧牲合金的塑性。繼續(xù)增長SMAT處理時間,合金的強度提升幅度明顯減小。此外,長時間SMAT處理后,商業(yè)軋制AZ31鎂合金的塑性各向異性明顯增大。這與SMAT處理后,梯度納米結(jié)構(gòu)組織獨特的變形行為密切相關(guān)。3.對ECAP和商業(yè)軋制兩種狀態(tài)AZ31鎂合金(初始表面的平均晶粒度分別為5.5μm和2.8μm)SMAT處理后的顯微組織和力學(xué)性能進行比較,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過SMAT處理3 min后,兩種狀態(tài)鎂合金沿板材試樣厚度方向均形成了厚度接近的梯度納米結(jié)構(gòu)表面層,且表面納米層晶粒取向隨機。而SMAT處理后,由于其良好的應(yīng)變硬化行為,ECAP態(tài)AZ31鎂合金合金保留有可觀的塑性。由此,SMAT處理后ECAP態(tài)AZ31鎂合金獲得了更好的強度-塑性配比。4.通過單梯度結(jié)構(gòu)AZ31鎂合金SEM原位拉伸實驗,研究了單梯度結(jié)構(gòu)中粗晶和細晶組織在拉伸過程中拉伸變形行為的不同。對單梯度結(jié)構(gòu)粗細晶組織的拉伸初始、彈性變形、塑性變形以及斷裂后四個不同階段下的原位SEM動態(tài)觀察可以發(fā)現(xiàn),鎂合金組織在拉伸過程中會出現(xiàn)晶間裂紋萌生、晶粒變形,晶間裂紋拓展、平行滑移線出現(xiàn)、穿晶裂紋萌生拓展等幾種變化。這些變化均會受到晶粒度的影響。通過單梯度結(jié)構(gòu)鎂合金拉伸變形行為的動態(tài)觀察及斷口分析,我們給出了梯度結(jié)構(gòu)在表面梯度納米化鎂合金拉伸變形過程中的作用機理。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4;TG146.22

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 邢長海,王科,劉剛,吳世丁;表面機械研磨處理的純銅拉伸形變機制[J];材料研究學(xué)報;2005年05期

2 楊曉華;兌衛(wèi)真;劉剛;;表面機械研磨處理對316L不銹鋼組織和性能的影響[J];材料熱處理學(xué)報;2007年02期

3 衛(wèi)英慧;馬靳河;張亨金;侯利鋒;許并社;劉剛;;低碳鋼表面機械研磨處理過程的有限元分析[J];太原理工大學(xué)學(xué)報;2008年01期

4 鄒途祥;衛(wèi)英慧;侯利鋒;許并社;劉剛;;表面機械研磨誘導(dǎo)純鋁表層納米化[J];太原理工大學(xué)學(xué)報;2008年03期

5 許為宗;李偉;戎詠華;;純鐵經(jīng)表面機械研磨處理后微結(jié)構(gòu)參量的表征[J];機械工程材料;2009年01期

6 王愛香,劉剛,周蕾,王科,楊曉華,李瑛;表面機械研磨處理后316L不銹鋼的表層結(jié)構(gòu)及硬度的熱穩(wěn)定性[J];金屬學(xué)報;2005年06期

7 李茂林;;表面機械研磨鋁鋰合金微觀結(jié)構(gòu)及性能變化[J];新技術(shù)新工藝;2007年06期

8 鄒途祥;衛(wèi)英慧;侯利鋒;許并社;劉剛;;純鋁表面機械研磨納米化后的顯微組織和硬度[J];機械工程材料;2009年01期

9 李寶東;延歡歡;侯利鋒;衛(wèi)英慧;郭春麗;杜華云;;表面機械研磨輔助鎳在純鎂表面擴散行為[J];材料熱處理學(xué)報;2014年S1期

10 徐凌云;吳曉春;吳益文;;表面機械研磨對H13鋼表面性能的影響[J];理化檢驗(物理分冊);2008年06期

相關(guān)會議論文 前1條

1 劉剛;;表面機械研磨處理316L不銹鋼的結(jié)構(gòu)和性能[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 楊新誠;不同實驗參數(shù)下表面機械研磨對純銅組織及力學(xué)性能的影響[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 王偉;表面機械研磨AZ31B鎂合金及其性能的研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 金斌;表面機械研磨處理AZ31鎂合金顯微組織和力學(xué)性能研究[D];南昌大學(xué);2015年

4 牛娜;表面機械研磨處理對Cu-Ti合金組織及性能的影響[D];太原理工大學(xué);2012年

5 安艷麗;純鐵表面機械研磨相關(guān)問題及表面吸附CO的第一性原理研究[D];太原理工大學(xué);2011年

6 王磊;純銅表面機械研磨輔助合金化的研究[D];太原理工大學(xué);2013年

7 顏婧;0Cr18Ni9Ti不銹鋼與TA17鈦合金表面自納米化后的熱穩(wěn)定性研究[D];重慶大學(xué);2008年

8 呂濰威;變形方式對銅及銅合金力學(xué)性能的影響[D];昆明理工大學(xué);2014年

9 延歡歡;純鐵表面原位合金化的研究[D];太原理工大學(xué);2014年

，

本文編號：1654725