本文關(guān)鍵詞： Mg-3Al-2Sc合金 微觀組織 疲勞 裂紋擴(kuò)展 斷裂機(jī)制　出處：《沈陽(yáng)航空航天大學(xué)》2012年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：由于稀土鎂合金具有高強(qiáng)、耐熱、耐蝕性等特點(diǎn),研究開(kāi)發(fā)添加稀土的高品質(zhì)變形鎂合金具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文研究了退火處理對(duì)擠壓態(tài)Mg-3Al-2Sc合金顯微組織與力學(xué)性能的影響,分析了疲勞裂紋萌生擴(kuò)展行為及微觀斷裂機(jī)制,并與商用軋態(tài)AZ31板材比較,探討了稀土Sc的添加對(duì)Mg-3Al-2Sc合金微觀組織和疲勞行為的影響。得到的主要研究結(jié)果如下: 顯微組織分析結(jié)果表明,Mg-3Al-2Sc合金經(jīng)熱擠壓變形后,組織內(nèi)發(fā)生動(dòng)態(tài)和靜態(tài)再結(jié)晶,組織內(nèi)仍有較大的變形晶粒,第二相主要都分布在細(xì)晶區(qū)。經(jīng)再結(jié)晶退火后,合金組織明顯細(xì)化,稀土元素Sc的加入能提高合金再結(jié)晶溫度。 室溫拉伸實(shí)驗(yàn)表明,Mg-3Al-2Sc合金經(jīng)完全再結(jié)晶退火后,合金的強(qiáng)度有所下降,塑性顯著提高。Mg-3Al-2Sc合金完全再結(jié)晶退火后表現(xiàn)為準(zhǔn)解理斷裂;而軋態(tài)AZ31鎂合金的斷口主要表現(xiàn)為解理斷裂,表明稀土Sc的添加降低了合金的脆性斷裂傾向。 疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,擠壓態(tài)和擠壓-退火態(tài)Mg-3Al-2Sc合金的疲勞斷裂壽命隨應(yīng)力幅的增大而減小,疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展速率隨應(yīng)力幅的增大而增大,當(dāng)應(yīng)力幅為60MPa時(shí),疲勞斷裂壽命隨應(yīng)力比的增大而減小,疲勞裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展速率隨應(yīng)力比的增大而增大。其中,應(yīng)力幅的影響更顯著。再結(jié)晶退火降低了Mg-3Al-2Sc合金的疲勞抗力。斷口分析表明,擠壓態(tài)Mg-3Al-2Sc合金的疲勞斷裂萌生區(qū)和擴(kuò)展區(qū)均主要表現(xiàn)為解理斷裂機(jī)制,在瞬斷區(qū)主要表現(xiàn)為準(zhǔn)解理和沿晶斷裂的復(fù)合斷裂機(jī)制。經(jīng)再結(jié)晶退火后,Mg-3Al-2Sc合金的疲勞斷裂萌生區(qū)仍表現(xiàn)為解理斷裂,而進(jìn)入到擴(kuò)展區(qū)就逐漸表現(xiàn)出準(zhǔn)解理的斷裂機(jī)制;而在瞬斷區(qū),疲勞斷裂的韌性?xún)A向增強(qiáng),低應(yīng)力幅時(shí)主要表現(xiàn)為準(zhǔn)解理斷裂,高應(yīng)力幅時(shí)主要表現(xiàn)為微孔聚合的斷裂機(jī)制。在相同的加載條件下,Mg-3Al-2Sc合金和AZ31鎂合金的對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明,添加稀土Sc能顯著增加Mg-3Al的疲勞抗力。
[Abstract]:Rare earth magnesium alloys are characterized by high strength, heat resistance and corrosion resistance. The research and development of high quality wrought magnesium alloy with rare earth addition has unique advantages. The effect of annealing on the microstructure and mechanical properties of extruded Mg-3Al-2Sc alloy is studied in this paper. The fatigue crack initiation and propagation behavior and microfracture mechanism were analyzed and compared with commercial rolled AZ31 sheets. The effect of the addition of rare earth SC on the microstructure and fatigue behavior of Mg-3Al-2Sc alloy was investigated. The main results are as follows: The results of microstructure analysis show that dynamic and static recrystallization occurs in the microstructure of Mg-3Al-2Sc alloy after hot extrusion, and there are still large deformed grains in the microstructure. After recrystallization annealing, the microstructure of the alloy was obviously refined, and the addition of rare earth element SC could increase the recrystallization temperature of the alloy. The tensile tests at room temperature show that the strength of Mg-3Al-2Sc alloy decreases after recrystallization annealing. The ductility of the alloy increased significantly after the complete recrystallization annealing of .Mg-3Al-2Sc alloy, and the quasi-cleavage fracture was observed. The fracture surface of rolled AZ31 magnesium alloy is mainly cleavage fracture, which indicates that the addition of rare earth SC reduces the brittle fracture tendency of the alloy. The fatigue test results show that the fatigue fracture life of extruded and annealed Mg-3Al-2Sc alloys decreases with the increase of stress amplitude. The stable growth rate of fatigue crack increases with the increase of stress amplitude. When the stress amplitude is 60 MPA, the fatigue fracture life decreases with the increase of stress ratio. The stable growth rate of fatigue crack increases with the increase of stress ratio, and the effect of stress amplitude is more obvious. Recrystallization annealing reduces the fatigue resistance of Mg-3Al-2Sc alloy. The fatigue fracture initiation zone and propagation zone of extruded Mg-3Al-2Sc alloy are mainly cleavage fracture mechanism. After recrystallization annealing, the fatigue fracture initiation zone of Mg-3Al-2Sc alloy is still cleavage fracture. The fracture mechanism of quasi-cleavage is gradually shown when entering the extension region. However, in the transient fracture zone, the toughness of fatigue fracture tends to increase, and the quasi-cleavage fracture occurs at the low stress amplitude and the fracture mechanism of micropore polymerization at the high stress amplitude under the same loading conditions. The comparative experiments of Mg-3Al-2Sc alloy and AZ31 magnesium alloy show that the addition of rare earth SC can significantly increase the fatigue resistance of Mg-3Al.
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22

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本文編號(hào)：1447544