本文關(guān)鍵詞：IF鋼攪拌摩擦加工疲勞性能研究

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【摘要】：本文通過對(duì)DC04 IF鋼進(jìn)行攪拌摩擦加工(Friction stir processing,簡稱FSP),對(duì)不同條件及參數(shù)制備FSP材料微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比分析,優(yōu)化細(xì)晶FSP IF鋼加工工藝;在空氣和3.5%NaCl中性腐蝕液中分別進(jìn)行母材及FSP材料加工區(qū)的疲勞壽命S-N曲線以及加工區(qū)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率的研究。論文主要結(jié)果有:氬氣保護(hù)條件下FSP后材料擁有較為優(yōu)良的表面成形性,但晶粒尺寸較為粗大,約為20μm,表層硬度為148.6HV;循環(huán)水下FSP后得到的材料晶粒尺寸細(xì)小,晶粒尺寸可達(dá)到1~5μm,表層硬度高達(dá)323.2HV,但表面成形性差,攪拌頭耗損高;經(jīng)優(yōu)化選取氬氣保護(hù)中FSP后干冰酒精混合溶液急冷工藝對(duì)IF鋼進(jìn)行加工,選用最優(yōu)參數(shù)為旋轉(zhuǎn)速度950 rpm,前進(jìn)速度60 mm/min,加工材料可以在擁有較平整的表面形貌的同時(shí),表層晶粒尺寸及硬度可達(dá)水下加工中的細(xì)小晶粒尺寸和較高的硬度。材料加工區(qū)晶粒尺寸約為5~10μm,表層材料晶粒尺寸可達(dá)1μm,表層硬度為314.8HV。材料加工區(qū)抗拉強(qiáng)度達(dá)到474.16 MPa,是母材強(qiáng)度的150.9%。拉伸斷口呈微孔聚合型韌性斷裂特征。在空氣中母材S-N曲線的擬合方程為:lgN=79.332535-31.428751lgσ;在空氣中FSP加工區(qū)S-N曲線的擬合方程為:lgN=187.699770-69.444890lgσ;在3.5%NaCl溶液中母材S-N曲線的擬合方程為:lgN=25.522309-8.403823lgσ;在3.5%NaCl溶液中FSP加工區(qū)S-N曲線的擬合方程為:lgN=26.892612-8.291334lgσ,FSP加工區(qū)的疲勞壽命在腐蝕條件下比空氣中降低。在空氣中母材及FSP加工區(qū)疲勞裂紋擴(kuò)展速率方程分別為:da/dN=4.034×10-12(?K)5.688和da/dN=3.007×10-11(?K)4.880;在3.5%NaCl溶液中,母材與FSP加工區(qū)試樣的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率方程分別為:da/dN=6.096×10-18(?K)10.933和da/dN=2.347×10-14(?K)7.368。攪拌摩擦加工DC04 IF鋼加工區(qū)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率在腐蝕條件下比空氣中擴(kuò)展速率快。
【關(guān)鍵詞】：攪拌摩擦加工 DC04 IF鋼 微觀組織 疲勞性能
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 引言9
• 1.2 攪拌摩擦加工簡介9-14
• 1.2.1 攪拌摩擦加工的原理9-10
• 1.2.2 攪拌摩擦加工的特點(diǎn)及影響因素10-12
• 1.2.3 FSW及FSP的應(yīng)用現(xiàn)狀12-14
• 1.3 腐蝕疲勞概況14-18
• 1.3.1 腐蝕疲勞定義及特征15-16
• 1.3.2 腐蝕疲勞的影響因素16-17
• 1.3.3 腐蝕疲勞的實(shí)驗(yàn)方法17
• 1.3.4 FSW/FSP的腐蝕疲勞研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 課題研究的內(nèi)容及意義18-19
• 1.4.1 課題研究內(nèi)容18
• 1.4.2 課題研究意義18-19
• 1.5 本章小結(jié)19-21
• 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與方法21-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料21-23
• 2.2.1 攪拌摩擦加工材料21-22
• 2.2.2 疲勞試驗(yàn)材料22-23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備23-26
• 2.3.1 攪拌摩擦加工設(shè)備23-25
• 2.3.2 疲勞實(shí)驗(yàn)設(shè)備25-26
• 2.3.3 分析檢測設(shè)備26
• 2.4 試驗(yàn)方法26-29
• 2.4.1 攪拌摩擦加工方法26-27
• 2.4.2 分析檢測方法27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 3 攪拌摩擦加工制備表面細(xì)晶IF鋼31-43
• 3.1 氬氣保護(hù)條件與水下FSP31-35
• 3.1.1 加工區(qū)宏觀形貌31-33
• 3.1.2 微觀組織特征33-34
• 3.1.3 顯微硬度分析34-35
• 3.2 氬氣保護(hù)下FSP后干冰酒精混合液急冷工藝35-40
• 3.2.1 微觀組織特征35-36
• 3.2.2 顯微硬度分析36-37
• 3.2.3 拉伸強(qiáng)度37-38
• 3.2.4 雙面加工材料性能38-40
• 3.2.5 拉伸斷.形貌分析40
• 3.3 本章小結(jié)40-43
• 4 攪拌摩擦加工細(xì)晶IF鋼疲勞壽命分析43-55
• 4.1 S-N曲線分析43-47
• 4.1.1 疲勞壽命實(shí)驗(yàn)結(jié)果43-45
• 4.1.2 擬合曲線及分析45-47
• 4.2 疲勞試樣表面損傷形貌47-49
• 4.3 疲勞斷.形貌分析49-52
• 4.3.1 空氣中疲勞試樣斷.形貌49-51
• 4.3.2 3.5%NaCl溶液中疲勞試樣斷.形貌51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-55
• 5 攪拌摩擦加工細(xì)晶IF鋼疲勞裂紋擴(kuò)展速率分析55-63
• 5.1 FCG擴(kuò)展速率分析55-58
• 5.1.1 FCG實(shí)驗(yàn)曲線55-57
• 5.1.2 FSP疲勞裂紋擴(kuò)展速率57
• 5.1.3 環(huán)境對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響57-58
• 5.2 疲勞裂紋擴(kuò)展斷.形貌分析58-61
• 5.3 DC04 IF鋼FSP加工區(qū)腐蝕疲勞損傷機(jī)理61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 6 結(jié)論63-65
• 致謝65-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 攻讀碩士期間獲獎(jiǎng)及發(fā)表論文73

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