雙相鎂鋰合金兼顧了a-Mg（HCP）和b-Li（BCC）兩相的優(yōu)異性能,相比普通鎂合金,塑性更佳,在航空、軍事、民用等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,但雙相鎂鋰合金強(qiáng)度較低,在工業(yè)應(yīng)用中受到一定限制。攪拌摩擦加工（FSP）技術(shù)是一種新型的劇烈塑性變形技術(shù),可對(duì)已成型工件進(jìn)行表面細(xì)晶處理。本課題以軋制態(tài)雙相鎂鋰合金為研究對(duì)象,分別在空氣、底部水冷、水下三種條件下進(jìn)行攪拌摩擦加工,研究加工工藝參數(shù)對(duì)材料組織、織構(gòu)及力學(xué)性能的影響。此外,本課題還研究了后續(xù)退火處理對(duì)常規(guī)攪拌摩擦加工試樣微觀組織及力學(xué)性能的影響,為攪拌摩擦加工制備細(xì)晶雙相鎂鋰合金提供理論依據(jù)。實(shí)驗(yàn)選取不同的加工工藝參數(shù)對(duì)LZ91鎂鋰合金進(jìn)行常規(guī)攪拌摩擦加工（NFSP）,探索常規(guī)攪拌摩擦加工雙相鎂鋰合金的可行性,研究不同加工工藝參數(shù)對(duì)合金成型性的影響。研究結(jié)果表明,LZ91合金對(duì)熱積累敏感,成形溫度區(qū)間窄,熱塑性狀態(tài)材料粘性大,無(wú)冷卻介質(zhì)條件下制備出的鎂鋰合金均出現(xiàn)不同程度的缺陷,材料成型性較差,并且在空氣中鎂鋰合金易被氧化。對(duì)LZ91鎂鋰合金板材進(jìn)行強(qiáng)制冷卻,有助于均勻板材溫度。在底部水冷的條件下,研究旋轉(zhuǎn)速度對(duì)攪拌區(qū)組織特征的影響。研... 

【文章來(lái)源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

攪拌摩擦加工原理圖[46]

緒論7于0.5μm則能在晶界處對(duì)晶粒起釘扎作用，相反會(huì)推動(dòng)再結(jié)晶過(guò)程。形核的晶粒在加工后殘留的高溫和殘余應(yīng)力作用下持續(xù)長(zhǎng)大，逐漸趨于均勻。圖1.2細(xì)化機(jī)制[51]1.3.2常規(guī)攪拌摩擦加工研究進(jìn)展常規(guī)攪拌摩擦加工技術(shù)(NFSP)在改善鎂合金性能方面具有廣泛的應(yīng)用前景，關(guān)于攪拌摩擦加工鎂合金國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究，研究主要集中在微觀組織特征、織構(gòu)特征及力學(xué)性能等方面。攪拌摩擦加工鎂合金的研究主要集中在AZ系鎂合金，而對(duì)鎂鋰合金的研究較少。(1)組織特征攪拌摩擦加工后板材表面易呈現(xiàn)出均勻的“魚(yú)鱗紋”，這是因?yàn)閿嚢枘Σ良庸み^(guò)程中，在攪拌針的劇烈攪拌及攪拌頭軸肩的共同作用下，熔融金屬不斷從前進(jìn)側(cè)流向后退側(cè)，最后在材料加工表面留下均勻的半圓環(huán)狀痕跡。根據(jù)攪拌摩擦加工時(shí)材料各區(qū)域所受的熱量和變形程度不同，可將攪拌摩擦加工后材料的橫截面分為以下幾個(gè)典型區(qū)域：軸肩影響區(qū)(ShoulderAffected，SAZ)、焊核區(qū)(WeldNuggetZone,WNZ)、熱機(jī)械影響區(qū)(Thermal-MechanicallyAffectedZone，TMAZ)、熱影響區(qū)(HeatAffectedZone,HAZ)、母材區(qū)(BaseMetal，BM)[52]，其示意圖如圖1.3所示。焊核區(qū)是研究熱點(diǎn)，在攪拌針的作用下，此區(qū)域受到充分?jǐn)嚢璨@得充足的熱輸入量，材料發(fā)生了劇烈的塑性流變和完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，形成了均勻等軸細(xì)晶；對(duì)于含有第二相的材料，第二相在焊核區(qū)均勻分布，并伴隨著第二相的固溶及析出行為，在細(xì)晶強(qiáng)化及第二相強(qiáng)化共同作用下材料性能得到改善。熱機(jī)械影響區(qū)雖然也受攪拌頭的攪拌和熱循環(huán)的影響，但材料受到的作用力與熱輸入量不如焊核區(qū)，因此只有部分晶粒發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，導(dǎo)致此區(qū)域的組織較不均勻。熱影響區(qū)距離焊核區(qū)較遠(yuǎn)，位于母材與熱機(jī)械影響區(qū)域之間，僅受到熱循環(huán)作用，所以其組織?

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文8呈現(xiàn)出晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象，當(dāng)熱輸入量較少時(shí)，熱影響區(qū)不明顯[50]。母材區(qū)在攪拌摩擦加工過(guò)程中，沒(méi)有受到熱、力作用，微觀組織形貌無(wú)明顯變化。圖1.3攪拌摩擦加工典型區(qū)域示意圖攪拌摩擦加工能夠有效改善第二相的形態(tài)、尺寸及分布，因此第二相對(duì)晶粒細(xì)化有著重要的影響。Luo等[53]發(fā)現(xiàn)稀土元素Y加入ZK60鎂合金中，形成的W相(Mg3Zn3Y2)阻礙了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大，攪拌摩擦加工工藝參數(shù)相同時(shí)，與ZK60鎂合金相比，ZK60-Y鎂合金的晶粒尺寸更加細(xì)校易敏娜等[54]發(fā)現(xiàn)攪拌摩擦加工后，鎂合金中的第二相顆粒均勻分布于基體中。王快社等[55]對(duì)鑄態(tài)AZ31鎂合金進(jìn)行攪拌摩擦加工，研究表明大量第二相b-Mg17Al12在高溫作用下固溶于鎂合金基體中，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化效果，提高了合金的力學(xué)性能。拌摩擦加工過(guò)程中，加工工藝參數(shù)會(huì)影響材料的成型性，加工參數(shù)選擇不合理會(huì)產(chǎn)生犁溝、孔洞等缺陷。加工區(qū)域的溫度受到旋轉(zhuǎn)速度與行進(jìn)速度的影響，摩擦熱主要來(lái)自于攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度較低時(shí)，輸入量不足難以產(chǎn)生充分流動(dòng)的塑性材料，不能填充下層空隙，導(dǎo)致在攪拌區(qū)形成孔洞等缺陷；當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度過(guò)高時(shí)，達(dá)到或超過(guò)金屬材料熔點(diǎn)，材料粘度增加，塑性流動(dòng)不充分會(huì)影響加工材料的成型性，同時(shí)晶粒發(fā)生粗化現(xiàn)象，降低力學(xué)性能。攪拌頭行進(jìn)速度過(guò)低，隨著加工時(shí)間延長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致攪拌頭周?chē)饘僖蜻^(guò)熱而產(chǎn)生裂紋，使加工表面不平整；相反，若行進(jìn)速度過(guò)高，加工時(shí)間不足，產(chǎn)生的熱輸入量難以使攪拌頭周?chē)慕饘龠_(dá)到熔融狀態(tài)，容易在攪拌區(qū)形成疏松、孔洞等缺陷[56]。因此材料的組織主要受到旋轉(zhuǎn)速度及行進(jìn)速度的影響。邢麗等[57]發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)速度較低時(shí)，加工表面出現(xiàn)溝槽，隨著轉(zhuǎn)速提高，溝槽逐漸變細(xì)直至消失。轉(zhuǎn)速固定，行進(jìn)速?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鎂鋰合金強(qiáng)化行為研究進(jìn)展[J]. 蔡祥,喬巖欣,許道奎,李傳強(qiáng),楊蘭蘭,周慧玲.  材料導(dǎo)報(bào). 2019(S2)
[2]微觀組織演變對(duì)細(xì)晶Mg-Y-Nd合金超塑性性能的影響[J]. 曹耿華,鄭振興,劉一雄,王敏,李緯華.  材料研究學(xué)報(bào). 2019(06)
[3]微觀組織特征對(duì)模擬海水中攪拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金腐蝕磨損性能的影響[J]. 蔣璐瑤,郭勇義,黃偉九,劉成龍,陳琛輝.  表面技術(shù). 2019(05)
[4]退火對(duì)軋制LA43M鎂鋰合金組織與性能的影響[J]. 王謙,張明玉,閔光輝.  新疆有色金屬. 2019(02)
[5]劇烈塑性變形工藝加工鎂合金的研究進(jìn)展[J]. 兗利鵬,李全安,陳曉亞.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2018(11)
[6]慢速攪拌摩擦加工對(duì)工業(yè)純鈦摩擦磨損性能的影響[J]. 郭勇義,蔣璐瑤,黃偉九,劉成龍,陳琛輝,胥橋梁.  表面技術(shù). 2018(09)
[7]掃描Kelvin探針力顯微鏡:工作原理及在材料腐蝕研究中的應(yīng)用[J]. 宋博,陳旭.  材料導(dǎo)報(bào). 2018(07)
[8]LZ91合金在累積疊軋焊合過(guò)程中的界面焊合研究[J]. 張清龍,王軍麗,侯健,章震威,史慶南.  金屬熱處理. 2017(04)
[9]基于劇烈塑性變形法制備塊體超細(xì)晶材料和力學(xué)性能的研究綜述[J]. 劉博,鄭麗,盧振華.  天水師范學(xué)院學(xué)報(bào). 2017(02)
[10]Suppressing Effect of Heat Treatment on the Portevin–Le Chatelier Phenomenon of Mg–4%Li–6%Zn–1.2%Y Alloy[J]. C.Q.Li,D.K.Xu,B.J.Wang,L.Y.Sheng,E.H.Han.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(12)

博士論文
[1]雙相鎂鋰合金攪拌摩擦加工和焊接的組織與性能研究[D]. 劉剛.重慶大學(xué) 2018
[2]累積疊軋鎂鋰合金板材組織與性能演變研究[D]. 王天資.哈爾濱工程大學(xué) 2016

碩士論文
[1]超輕LA141鎂鋰合金的等徑角擠壓及其強(qiáng)塑化行為研究[D]. 樊棟祥.蘭州理工大學(xué) 2019
[2]超輕LA141鎂鋰合金微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究[D]. 火照燕.蘭州理工大學(xué) 2018
[3]工藝參數(shù)對(duì)AZ31鎂合金攪拌摩擦加工組織和性能的影響研究[D]. 王楊.重慶大學(xué) 2017
[4]攪拌摩擦加工ZK60鎂合金的組織及性能研究[D]. 林君.華南理工大學(xué) 2017
[5]Mg-Li-Zn-Y合金的組織與性能研究[D]. 于爽.沈陽(yáng)航空航天大學(xué) 2017
[6]累積疊軋制備層狀結(jié)構(gòu)鎂鋰合金及性能研究[D]. 侯健.昆明理工大學(xué) 2016
[7]超輕鎂鋰合金微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究[D]. 吳洪超.南京理工大學(xué) 2016
[8]復(fù)合軋制及累積疊軋Mg-Li/Al復(fù)合板的顯微組織與力學(xué)性能[D]. 馬旭東.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[9]晶粒尺寸、織構(gòu)和第二相對(duì)FSP AZ80鎂合金性能影響研究[D]. 海敏娜.西安建筑科技大學(xué) 2015
[10]攪拌摩擦加工對(duì)5083-O鋁合金組織和性能的影響[D]. 黃立進(jìn).東北大學(xué) 2014



本文編號(hào)：2970563