电脉冲处理对冷轧ZK60板材组织演变和力学性能的研究

发布时间：2017-04-03 14:11

  本文关键词：电脉冲处理对冷轧ZK60板材组织演变和力学性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在当前日益严峻的能源危机背景下,镁合金作为最轻的结构金属材料,因其较传统金属材料表现出的低密度、轻质量等特点而备受瞩目,成为最具开发价值和应用前景的新兴战略有色金属之一。镁合金在汽车、航空航天、医学植入等领域的应用正逐渐成熟。但室温下镁合金强度较低,塑性较差,因而研发并生产具有优秀综合力学性能的高强度镁合金就成为拓展镁合金应用的热门研究课题。细晶强化能同时提高材料强度和塑形,是镁合金最为理想的强化方法。本文研究电脉冲处理对冷轧ZK60镁合金板材组织演变和力学性能的影响。调整电脉冲脉宽、处理时间和试样变形量等实验参数,从实验结果和理论计算上分别对电脉冲处理热效应和非热效应、再结晶形核与长大及再结晶的机理进行分析。研究结果表明,电脉冲处理能够优化ZK60镁合金冷轧板材的微观组织,提高材料综合力学性能。试样晶粒平均尺寸从110μm降至13μm。电脉冲处理的细晶强化作用明显,试样抗拉强度从铸态的182MPa提高至再结晶态265 MPa,延伸率从7.6%提高到18.1%。经电脉冲处理诱导再结晶后,轧制试样的板织构强度被削弱,内部位错密度明显降低。电脉冲处理能够提供额外的自由能,降低再结晶过程的能量势垒,从而有效地促进再结晶的进行。电脉冲处理诱导再结晶过程是通过热效应和非热效应来起作用的,在本实验条件下,非热效应占主导地位,,热效应引起的试样最高温度为448.8 K,远小于通常的热处理再结晶温度。此外,非热效应与材料再结晶前后的电阻差相关,随着变形量的增大,材料电阻差越大,电脉冲处理的非热效应也越加明显,再结晶的形核率增加且再结晶晶粒的长大过程受到限制,所以得到细小、均匀的ZK60镁合金再结晶组织。不同变形量下试样电脉冲处理诱导再结晶的机理不同,再结晶机理由低变形量下的应变诱导晶界迁移过渡到高变形量下的孪晶再结晶。
【关键词】：ZK60镁合金 电脉冲处理 静态再结晶 孪晶
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22;TG335.12
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 镁及镁合金概述10-13
• 1.1.1 镁及镁合金的特点10
• 1.1.2 镁合金的分类10-12
• 1.1.3 镁合金的应用12-13
• 1.2 镁合金塑性变形机制13-19
• 1.2.1 镁合金的滑移13-15
• 1.2.2 镁合金的孪生15-16
• 1.2.3 镁合金的再结晶16-19
• 1.3 镁合金强化方法19-23
• 1.3.1 几种常见的强化方法19-21
• 1.3.2 电脉冲处理诱导再结晶21-23
• 1.4 课题的背景、目的及研究内容23-26
• 1.4.1 课题的背景及意义23-24
• 1.4.2 课题的目的及内容24-26
• 第二章 实验方案和研究方法26-34
• 2.1 实验材料26-27
• 2.2 实验设备27-30
• 2.3 实验方案和过程30-34
• 2.3.1 实验步骤30-31
• 2.3.2 表征与分析方法31-34
• 第三章 电脉冲处理对组织演变和力学性能的影响34-50
• 3.1 ZK60镁合金均匀化处理和轧制态的显微组织34-35
• 3.2 实验参数对ZK60镁合金组织演变的影响35-41
• 3.2.1 电脉冲处理脉宽对ZK60镁合金组织演变的影响36-37
• 3.2.2 变形量对ZK60镁合金组织演变的影响37-38
• 3.2.3 处理时间对ZK60镁合金组织演变的影响38-41
• 3.3 电脉冲处理诱导静态再结晶过程中的织构分析41-43
• 3.4 热处理对照实验分析43-44
• 3.5 力学性能与位错分析44-47
• 3.6 本章小结47-50
• 第四章 电脉冲处理过程的能量分析50-56
• 4.1 电脉冲过程的自由能变化50-52
• 4.2 电脉冲诱导再结晶的形核与长大过程52-54
• 4.3 再结晶机理分析54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 结论与展望56-58
• 5.1 结论56-57
• 5.2 展望57-58
• 参考文献58-66
• 致谢66-68
• 硕士期间发表学术论文及科研成果68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王春艳;吴昆;郑明毅;;ZK60和Al_(18)B_4O_(33)w/ZK60高温压缩流变应力行为的研究[J];材料科学与工艺;2007年02期

2 王斌;易丹青;方西亚;刘会群;吴春萍;;ZK60镁合金高温动态再结晶行为的研究[J];材料工程;2009年11期

3 张义;张治民;张星;;时效温度对ZK60镁合金组织和性能的影响[J];热加工工艺;2010年06期

4 麻彦龙,潘复生,左汝林;高强度变形镁合金ZK60的研究现状[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年09期

5 张秋美;侯军才;;ZK60镁合金变形固溶处理对硬度的影响[J];科技信息;2011年15期

6 麻彦龙,左汝林,汤爱涛,张静,潘复生;ZK60镁合金铸态显微组织分析[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年08期

7 刘文才;董杰;张平;翟春泉;丁文江;;喷丸强化对ZK60镁合金高周疲劳性能的影响[J];中国有色金属学报;2009年10期

8 王忠军;张彩碚;崔建忠;乐启炽;邵晓宏;孙跃;;铒和钕对铸态ZK60镁合金显微组织和力学性能的影响[J];中国稀土学报;2006年06期

9 李保成;张星;张治民;;ZK60镁合金热/力模拟分析[J];中北大学学报(自然科学版);2009年02期

10 王敏;王守仁;王砚军;杨丽颖;赵方;;ZK60镁合金热压变形和退火中的组织与织构演变[J];材料热处理学报;2010年06期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 张文凤;曹辉;郝仪;高波;涂赣峰;;ZK60镁合金强流脉冲电子束表面改性研究[A];2010全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2010年

2 张保平;张丁非;丁培道;;ZK60镁合金铸锭宏观组织观察[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年

3 张保平;张丁非;丁培道;彭建;;ZK60镁合金铸锭宏观组织观察[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年

4 王珩;胡连喜;于洋;王尔德;;ZK60镁合金氢气氛下球磨过程的氢化与组织演变[A];2009全国粉末冶金学术会议论文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 李彩霞;螺旋磁场对ZK60合金凝固过程的影响及温差挤压强韧化机理研究[D];哈尔滨理工大学;2013年

2 王子田;ZK60镁合金温热塑性变形与抗冲击性能研究[D];中北大学;2013年

3 程仁菊;锶影响AZ31和ZK60镁合金铸态组织的基础研究[D];重庆大学;2010年

4 林金保;往复挤压ZK60与GW102K镁合金的组织演变及强韧化机制研究[D];上海交通大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李鑫;等径角挤压和时效处理对ZK60镁合金电化学腐蚀行为的影响[D];南京理工大学;2015年

2 徐建彬;ZK60镁合金塑性变形行为的实验与模拟研究[D];重庆大学;2015年

3 许联林;氢化-脱氢制备ZK60纳米晶镁合金材料及组织演化[D];太原理工大学;2016年

4 曾勋;电脉冲处理对冷轧ZK60板材组织演变和力学性能的研究[D];太原理工大学;2016年

5 王贵生;热处理工艺对轧制ZK60镁合金的微观组织和高周疲劳性能影响[D];太原理工大学;2016年

6 魏文婷;ZK60镁合金等温挤压成形及组织性能变化规律研究[D];武汉理工大学;2010年

7 韩保杰;热加工对ZK60镁合金的组织和力学性能的影响[D];中北大学;2012年

8 张晓霞;高强变形ZK60镁合金抗冲击性能研究[D];中北大学;2014年

9 郑从吉;ZK60变形镁合金的合金相研究[D];重庆大学;2009年

10 席海霞;ZK60镁合金挤压过程数值模拟研究[D];哈尔滨理工大学;2009年

  本文关键词：电脉冲处理对冷轧ZK60板材组织演变和力学性能的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：284446