GNPs/Mg镁基复合材料热变形行为及组织研究
发布时间：2021-01-10 07:06
采用粉末冶金及热挤压工艺制备0.05wt%GNPs（Graphene Nano Pieces）/Mg复合材料,对复合材料的高温压缩和轧制变形行为进行研究。利用Gleeble热力模拟仪进行高温压缩试验;通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等,对高温压缩变形及轧制变形后的显微组织进行观察分析,研究了复合材料在高温压缩和轧制变形过程中的组织演化规律;利用EBSD（Electron Backscattered Scattering Detection）研究了高温压缩及轧制对复合材料的织构演变规律的影响;通过万能试验机研究轧制前后复合材料的室温机械性能。对GNPs/Mg复合材料在不同条件下进行高温压缩试验。结果表明,由于加工硬化效应、动态再结晶以及增强体GNPs的共同影响,复合材料的峰值应力随着压缩温度的升高而降低,随着应变速率的增大而增大;在实验范围内,指数函数及双曲线函数不适用于高应变速率及高温状态,而幂函数形式方程可以用来表达高温压缩变形参数之间的本构关系。GNPs/Mg复合材料的高温变形机制为晶界扩散控制的位错攀移蠕变机制。对GNPs/Mg复合材料的热加工图进行构建分析,确定GNPs/Mg...
【文章来源】：青海大学青海省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纯镁粉末SEM形貌
青海大学硕士学位论文第2章实验材料与方法11Fig.2.1TheSEMimageofpuremgpowder.2.1.2增强体增强体为先丰纳米公司生产的石墨烯纳米片(GNPs)，其基本形貌如图2.2所示，由图可以看出GNPs呈片状，平均直径约为30-50μm。图2.2GNPs微观形貌Fig.2.2ThemorphologiesofGNPs.2.2实验方法2.2.1实验材料制备实验材料制备的流程图如图2.3所示。具体实验步骤如下：(1)称取GNPs(0.05g)放入酒精溶液(50ml)中，酒精中GNPs的含量为1mg/ml，首先磁力搅拌30min，再将搅拌后的溶液置入超声波清洗机中超声30min，使得GNPs分散更加均匀；(2)在分散好的GNPs溶液中加入99.95g纯镁粉，磁力搅拌30min，将GNPs/Mg混合溶液放入真空干燥烘箱中在室温下烘干得到GNPs/Mg混合粉末；（3）将混合粉末置入模具中，使用真空热压烧结炉(VHP300/35-2100)进行真空热压烧结，烧结条件为温度473K、时间1.5h、压力16t，得到直径45mm、高度30mm的坯料，（4）将坯料用角磨机打磨光滑后放入模具中，同时为了减少坯料与模具内壁之间的摩擦力，在挤压筒内壁及凹模处涂抹石墨与润滑油的混合溶液，利用四柱液压机(IM-Y300)进行热挤压，挤压比13:1，挤压温度573K，最终
青海大学硕士学位论文第2章实验材料与方法12得到直径12mm的挤压棒材。图2.3实验材料制备流程图Fig.2.3Experimentmaterialfabricationflowchart.2.2.2热压缩实验使用Gleeble-3500热力模拟仪进行热压缩实验，热压缩试样取样示意图如图2.4所示，试样采用圆柱体，直径8mm，高度12mm，试样取样位置以及热压缩加载方向都与复合材料的挤压方向平行。实验设计在温度分别为423K、473K、523K、573K及应变速率分别为1s-1、0.1s-1、0.01s-1和0.001s-1条件下进行热压缩实验，应变量均为60%。实验预紧力为30kgf，抽真空后按照实验参数编程进行热压缩实验。为了保留试样热变形后的显微组织组织，将每一个热压缩实验结束后迅速置入冷水中进行淬火。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Texture evaluation in AZ31/AZ31 multilayer and AZ31/AA5068 laminar composite during accumulative roll bonding[J]. Pankaj Kumar,Aviral Madhup,Prasad R.Kalvala,Satyam Suwas. Defence Technology. 2020(03)
[2]多道次热挤压制备Al2O3/AZ31复合材料的微观组织与力学性能[J]. 魏帅虎,胡茂良,吉泽升,许红雨,王晔. 材料工程. 2019(12)
[3]碳纳米管（CNTs）增强AZ91镁基复合材料组织与力学性能研究[J]. 覃嘉宇,李小强,金培鹏,王金辉,朱云鹏. 金属学报. 2019(12)
[4]纳米金刚石（ND）增强ZK60镁基复合材料压缩变形织构演变规律[J]. 李尚鹏,王金辉,金培鹏. 材料热处理学报. 2019(02)
[5]碳纳米材料增强镁基复合材料研究进展[J]. 王晓军,向烨阳,胡小石,吴昆. 金属学报. 2019(01)
[6]稀土元素Y对AZ91D镁合金显微组织和力学性能的影响[J]. 董方,刘月,郭升乐,闫瑞军,武利平. 轻合金加工技术. 2018(05)
[7]Microstructure and Mechanical Properties of CNT-Reinforced AZ91D Composites Fabricated by Ultrasonic Processing[J]. Fu-Ze Zhao,Xiao-Hui Feng,Yuan-Sheng Yang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(07)
[8]SiC晶须含量对镁基复合材料性能影响的研究[J]. 邱慧,班新星,刘建秀. 粉末冶金工业. 2016(03)
[9]挤压态和热处理态Mg-6Zn-1Mn-4Sn-1.5Nd镁合金的显微组织和力学性能（英文）[J]. 胡光山,张丁非,董于凤,谌夏,蒋璐瑶,潘复生. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
[10]A Novel Method to Fabricate CNT/Mg–6Zn Composites with High Strengthening Efficiency[J]. Hailong Shi,Xiaojun Wang,Chendong Li,Xiaoshi Hu,Chao Ding,Kun Wu,Yudong Huang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
博士论文
[1]搅拌铸造SiC颗粒增强镁基复合材料高温变形行为研究[D]. 王晓军.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]Csf/AZ91D复合材料高温塑性变形行为与热加工图研究[D]. 邱旭东.南昌航空大学 2018
[2]Mg-Sn-Pb镁合金轧制成型机理研究[D]. 解品.青海大学 2016
[3]硼酸镁晶须增强镁基复合材料的高温变形行为研究[D]. 朱云鹏.青海大学 2012
本文编号：2968286
【文章来源】：青海大学青海省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纯镁粉末SEM形貌
青海大学硕士学位论文第2章实验材料与方法11Fig.2.1TheSEMimageofpuremgpowder.2.1.2增强体增强体为先丰纳米公司生产的石墨烯纳米片(GNPs)，其基本形貌如图2.2所示，由图可以看出GNPs呈片状，平均直径约为30-50μm。图2.2GNPs微观形貌Fig.2.2ThemorphologiesofGNPs.2.2实验方法2.2.1实验材料制备实验材料制备的流程图如图2.3所示。具体实验步骤如下：(1)称取GNPs(0.05g)放入酒精溶液(50ml)中，酒精中GNPs的含量为1mg/ml，首先磁力搅拌30min，再将搅拌后的溶液置入超声波清洗机中超声30min，使得GNPs分散更加均匀；(2)在分散好的GNPs溶液中加入99.95g纯镁粉，磁力搅拌30min，将GNPs/Mg混合溶液放入真空干燥烘箱中在室温下烘干得到GNPs/Mg混合粉末；（3）将混合粉末置入模具中，使用真空热压烧结炉(VHP300/35-2100)进行真空热压烧结，烧结条件为温度473K、时间1.5h、压力16t，得到直径45mm、高度30mm的坯料，（4）将坯料用角磨机打磨光滑后放入模具中，同时为了减少坯料与模具内壁之间的摩擦力，在挤压筒内壁及凹模处涂抹石墨与润滑油的混合溶液，利用四柱液压机(IM-Y300)进行热挤压，挤压比13:1，挤压温度573K，最终
青海大学硕士学位论文第2章实验材料与方法12得到直径12mm的挤压棒材。图2.3实验材料制备流程图Fig.2.3Experimentmaterialfabricationflowchart.2.2.2热压缩实验使用Gleeble-3500热力模拟仪进行热压缩实验，热压缩试样取样示意图如图2.4所示，试样采用圆柱体，直径8mm，高度12mm，试样取样位置以及热压缩加载方向都与复合材料的挤压方向平行。实验设计在温度分别为423K、473K、523K、573K及应变速率分别为1s-1、0.1s-1、0.01s-1和0.001s-1条件下进行热压缩实验，应变量均为60%。实验预紧力为30kgf，抽真空后按照实验参数编程进行热压缩实验。为了保留试样热变形后的显微组织组织，将每一个热压缩实验结束后迅速置入冷水中进行淬火。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Texture evaluation in AZ31/AZ31 multilayer and AZ31/AA5068 laminar composite during accumulative roll bonding[J]. Pankaj Kumar,Aviral Madhup,Prasad R.Kalvala,Satyam Suwas. Defence Technology. 2020(03)
[2]多道次热挤压制备Al2O3/AZ31复合材料的微观组织与力学性能[J]. 魏帅虎,胡茂良,吉泽升,许红雨,王晔. 材料工程. 2019(12)
[3]碳纳米管（CNTs）增强AZ91镁基复合材料组织与力学性能研究[J]. 覃嘉宇,李小强,金培鹏,王金辉,朱云鹏. 金属学报. 2019(12)
[4]纳米金刚石（ND）增强ZK60镁基复合材料压缩变形织构演变规律[J]. 李尚鹏,王金辉,金培鹏. 材料热处理学报. 2019(02)
[5]碳纳米材料增强镁基复合材料研究进展[J]. 王晓军,向烨阳,胡小石,吴昆. 金属学报. 2019(01)
[6]稀土元素Y对AZ91D镁合金显微组织和力学性能的影响[J]. 董方,刘月,郭升乐,闫瑞军,武利平. 轻合金加工技术. 2018(05)
[7]Microstructure and Mechanical Properties of CNT-Reinforced AZ91D Composites Fabricated by Ultrasonic Processing[J]. Fu-Ze Zhao,Xiao-Hui Feng,Yuan-Sheng Yang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(07)
[8]SiC晶须含量对镁基复合材料性能影响的研究[J]. 邱慧,班新星,刘建秀. 粉末冶金工业. 2016(03)
[9]挤压态和热处理态Mg-6Zn-1Mn-4Sn-1.5Nd镁合金的显微组织和力学性能（英文）[J]. 胡光山,张丁非,董于凤,谌夏,蒋璐瑶,潘复生. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
[10]A Novel Method to Fabricate CNT/Mg–6Zn Composites with High Strengthening Efficiency[J]. Hailong Shi,Xiaojun Wang,Chendong Li,Xiaoshi Hu,Chao Ding,Kun Wu,Yudong Huang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
博士论文
[1]搅拌铸造SiC颗粒增强镁基复合材料高温变形行为研究[D]. 王晓军.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]Csf/AZ91D复合材料高温塑性变形行为与热加工图研究[D]. 邱旭东.南昌航空大学 2018
[2]Mg-Sn-Pb镁合金轧制成型机理研究[D]. 解品.青海大学 2016
[3]硼酸镁晶须增强镁基复合材料的高温变形行为研究[D]. 朱云鹏.青海大学 2012
本文编号：2968286
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