超声表面滚压处理对AZ31B镁合金力学性能和耐腐蚀性能的影响
发布时间：2021-01-29 01:54
Mg-Al合金因其密度低,比强度高,比刚度高,机械加工性能好等优点,在工业中扮演着极其重要的角色。近年来,它们成为汽车和航天工业极具前景和应用价值的金属材料。然而,由于镁合金是密排六方（hcp）晶体结构,强度低、耐磨性差、化学反应活性高易发生腐蚀、塑性变形能力差,镁合金在工业生产上的应用被极大的限制。超声表面滚压处理（USRP）是一种基于工具头高频冲击的新型超声辅助表面自纳米化技术,与其他表面处理技术相比,USRP能够同时提高材料的表面性能、力学性能和耐腐蚀性。虽然USRP已经在工业上得到了初步应用,但是USRP对镁合金力学性能和耐腐蚀性的影响研究甚少。因此,本文设置了不同的滚压量对AZ31B镁合金进行了表面强化,分析其强化机理,同时通过大量实验分析并验证USRP是否可以同时改善AZ31B镁合金的表面性能、力学性能和耐腐蚀性能,优化USRP工艺,为进一步扩大USRP加工AZ31B镁合金在工业上的应用提供试验依据。本文对轧制态AZ31B镁合金进行不同滚压量的USRP加工,采用表面粗糙度仪测量了 USRP加工前后AZ31B镁合金试样表面粗糙度的变化情况,通过XRD研究了处理前后合金的相组成...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１金属镁的晶体结构及重耍的晶面晶向
较于普通光源而言，亮度、单色性高、方向性好，是人类的又一重??要发明。作为新型光源，激光具有聚焦性强、功率密度大、控制便捷、可在大??气中远距离传输的优势，现阶段被广泛应用于材料表面改性技术中。当激光作??用于金属材料表面后，可极大地提高材料表面的力学性能、摩擦磨损性能以及??耐腐蚀性。激光束表面改性技术是当前材料工程学科的重要发展方向之一『７］。??激光冲击强化（ＬＳＰ）技术是一种利用激光冲击在材料表面产生剧烈的塑性变??形，从而达到强化材料目的的新型加工技术，，激光冲击强化工艺如图１．２所示。??相较于其他的传统表面强化技术，ＬＳＰ的操作更为灵活便捷，功率、光斑、扫??描速度等工艺参数都可调节，且可在大气中进行，无污染、无辐射，噪声低｜４５］。??材料经过ＬＳＰ加工后，表面改性层与基体结合力高，结合状态较好且不易脱落，??改性层厚度最大可达１．０ｍｍ。江苏大学Ｚｈａｎｇ等对ＡＺ３１Ｂ镁合金经过ＬＳＰ处理??后的显微组织，力学性能，抗应力腐蚀等方面进行了深入的分析研究。大量的??实验数据表明，ＬＳＰ可以有效细化ＡＺ３１Ｂ镁合金的表层显微组织，改善其力学??性能，但是对试样的表面质量产生了不利的影响＃１。??１??ｉ?ｍｇ?ｌ；ＬｓｔＴ??＼?＊！?????－??Ｉ?＼?今?ｘｊ??￣＼?—．．．?＼?、??ｓｌＨＫ＇ｋ?ｍｏｒａｌｌｉｒ?Ｔａｒｓｉａ??图１．２激光冲击强化过程示意图??６??
?第１章绪论???１．３．２表面机械研磨技术??表面机械研磨处理（ＳＭＡＴ）是一种效果很好的表面强化技术，近年来得到了??广泛的应用和发展。与传统的表面强化工艺相比，其工艺与传统喷丸工艺类似，??但在某些方面具有喷丸工艺所不具备的优点特征。图１．３给出了?ＳＭＡＴ设备原理??示意图［４７］。如图所示，ＳＭＡＴ设备可分为两部分：振动发生器，放置样品、小??球的容器。振动发生器的作用是驱动容器做垂直振动，从而带动小球产生共振，??材料表面会在极短的时间内不断地被大量的小球以各种随机的角度高速冲击，??产生剧烈的塑性变形，表层的显微组织得到细化，最终在材料的整个表面形成??具有一定厚度的梯度显微组织结构，且形成的纳米层与基体间无明显的界面，??结合状况良好。Ｘｉａｏ等对材料经ＳＭＡＴ强化后得到的显微组织和力学性能的研??究结果表明，材料经过ＳＭＡＴ处理后表层的显微组织得到极大程度细化，同时??力学性能得到大幅提升［４８］。??＼?ａｃｕｕｍ??Ｓｎｍｐｌｅ?＊??／?，?Ｔ?Ａ?；??Ｉ?？?ｔ?Ｉ?——??Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ?Ａ??ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?—??图１．３表面机械研磨处理过程示意图??１．３．３表面喷丸技术??超声表面喷丸技术（ＵＳＳＰ）是一种新型的表面强化技术，大量弹丸会持续??向材料表面施加高频冲击，使材料表层区域产生剧烈的塑性变形，并形成具有??一定厚度的硬化层［４９］。整个ＵＳＳＰ的加工过程就如同大量的小锤持续不断的击??打着所加工材料的表面，在材料表层形成了高密度的位错，同时引起晶粒的严??重畸变。位错逐渐相互纠缠并在晶粒内部形成位错墙与位错缠结。随着材料表??层塑性变形的不断积
【参考文献】：
期刊论文
[1]微量Sr对Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr医用可降解镁合金显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响[J]. 余伟铭,李静媛,李建兴,王瑾,赖慧颖,张源. 稀有金属材料与工程. 2019(12)
[2]医用镁合金:成分、组织及腐蚀[J]. 曾荣昌,崔蓝月,柯伟. 金属学报. 2018(09)
[3]超声冲击MB8镁合金的耐磨性与显微硬度试验（英文）[J]. 于影霞,何柏林,吕宗敏,雷思涌,夏崧崧. 稀有金属材料与工程. 2017(07)
[4]表面超声滚压处理对高速列车车轴钢疲劳性能的影响[J]. 任学冲,陈利钦,刘鑫贵,项彬,林国标. 材料工程. 2015(12)
[5]2D12铝合金超声滚压疲劳性能的试验研究[J]. 杨巍,刘鹏,许良,回丽,周松,杨林青. 轻合金加工技术. 2015(10)
[6]超声冲击对AZ91D镁合金耐腐蚀性能的影响[J]. 于影霞,何柏林,夏松松,吴剑,陈朝霞. 热加工工艺. 2015(20)
[7]激光冲击强化AZ31镁合金摩擦磨损性能的研究[J]. 何换菊,张凌峰,杨根妹,吕阳阳. 中国激光. 2015(09)
[8]Gd元素对激光熔覆镁合金涂层组织和性能的影响[J]. 陈宏,李铸国,姚成武,吴毅雄. 中国激光. 2015(03)
[9]镀镍对镁合金AZ61耐腐蚀性能的影响[J]. 温泉,马旭. 腐蚀与防护. 2015(01)
[10]超声波滚压光整加工技术机理研究[J]. 于泽旭,宋锦春,王琰,倪克. 机械设计与制造. 2014(12)
博士论文
[1]热等静压Ti-6Al-4V材料的表面加热辅助超声复合滚压强化机理研究[D]. 李刚.华南理工大学 2017
[2]金属表面超声滚压加工理论及表层力学性能研究[D]. 刘宇.天津大学 2012
[3]ZK60和GW103K镁合金高周疲劳行为及其喷丸强化研究[D]. 刘文才.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]Cl-浓度、激光冲击对镁合金耐腐蚀性影响的检测及分析[D]. 江崇远.江苏大学 2018
[2]AZ31镁合金激光冲击强化组织及性能研究[D]. 左子楷.江苏大学 2017
[3]表面机械研磨处理AZ31镁合金显微组织和力学性能研究[D]. 金斌.南昌大学 2015
[4]表面机械研磨处理对AZ31变形镁合金摩擦磨损性能的影响[D]. 付东明.南昌大学 2015
[5]超声波滚压光整加工技术的实验研究[D]. 王琰.东北大学 2014
[6]AZ31镁合金动态塑性变形后的微观组织及力学性能演变[D]. 段高林.重庆大学 2014
[7]AZ31B和AZ91D镁合金低温力学性能研究[D]. 邝栗山.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3006070
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１金属镁的晶体结构及重耍的晶面晶向
较于普通光源而言，亮度、单色性高、方向性好，是人类的又一重??要发明。作为新型光源，激光具有聚焦性强、功率密度大、控制便捷、可在大??气中远距离传输的优势，现阶段被广泛应用于材料表面改性技术中。当激光作??用于金属材料表面后，可极大地提高材料表面的力学性能、摩擦磨损性能以及??耐腐蚀性。激光束表面改性技术是当前材料工程学科的重要发展方向之一『７］。??激光冲击强化（ＬＳＰ）技术是一种利用激光冲击在材料表面产生剧烈的塑性变??形，从而达到强化材料目的的新型加工技术，，激光冲击强化工艺如图１．２所示。??相较于其他的传统表面强化技术，ＬＳＰ的操作更为灵活便捷，功率、光斑、扫??描速度等工艺参数都可调节，且可在大气中进行，无污染、无辐射，噪声低｜４５］。??材料经过ＬＳＰ加工后，表面改性层与基体结合力高，结合状态较好且不易脱落，??改性层厚度最大可达１．０ｍｍ。江苏大学Ｚｈａｎｇ等对ＡＺ３１Ｂ镁合金经过ＬＳＰ处理??后的显微组织，力学性能，抗应力腐蚀等方面进行了深入的分析研究。大量的??实验数据表明，ＬＳＰ可以有效细化ＡＺ３１Ｂ镁合金的表层显微组织，改善其力学??性能，但是对试样的表面质量产生了不利的影响＃１。??１??ｉ?ｍｇ?ｌ；ＬｓｔＴ??＼?＊！?????－??Ｉ?＼?今?ｘｊ??￣＼?—．．．?＼?、??ｓｌＨＫ＇ｋ?ｍｏｒａｌｌｉｒ?Ｔａｒｓｉａ??图１．２激光冲击强化过程示意图??６??
?第１章绪论???１．３．２表面机械研磨技术??表面机械研磨处理（ＳＭＡＴ）是一种效果很好的表面强化技术，近年来得到了??广泛的应用和发展。与传统的表面强化工艺相比，其工艺与传统喷丸工艺类似，??但在某些方面具有喷丸工艺所不具备的优点特征。图１．３给出了?ＳＭＡＴ设备原理??示意图［４７］。如图所示，ＳＭＡＴ设备可分为两部分：振动发生器，放置样品、小??球的容器。振动发生器的作用是驱动容器做垂直振动，从而带动小球产生共振，??材料表面会在极短的时间内不断地被大量的小球以各种随机的角度高速冲击，??产生剧烈的塑性变形，表层的显微组织得到细化，最终在材料的整个表面形成??具有一定厚度的梯度显微组织结构，且形成的纳米层与基体间无明显的界面，??结合状况良好。Ｘｉａｏ等对材料经ＳＭＡＴ强化后得到的显微组织和力学性能的研??究结果表明，材料经过ＳＭＡＴ处理后表层的显微组织得到极大程度细化，同时??力学性能得到大幅提升［４８］。??＼?ａｃｕｕｍ??Ｓｎｍｐｌｅ?＊??／?，?Ｔ?Ａ?；??Ｉ?？?ｔ?Ｉ?——??Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ?Ａ??ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?—??图１．３表面机械研磨处理过程示意图??１．３．３表面喷丸技术??超声表面喷丸技术（ＵＳＳＰ）是一种新型的表面强化技术，大量弹丸会持续??向材料表面施加高频冲击，使材料表层区域产生剧烈的塑性变形，并形成具有??一定厚度的硬化层［４９］。整个ＵＳＳＰ的加工过程就如同大量的小锤持续不断的击??打着所加工材料的表面，在材料表层形成了高密度的位错，同时引起晶粒的严??重畸变。位错逐渐相互纠缠并在晶粒内部形成位错墙与位错缠结。随着材料表??层塑性变形的不断积
【参考文献】：
期刊论文
[1]微量Sr对Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr医用可降解镁合金显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响[J]. 余伟铭,李静媛,李建兴,王瑾,赖慧颖,张源. 稀有金属材料与工程. 2019(12)
[2]医用镁合金:成分、组织及腐蚀[J]. 曾荣昌,崔蓝月,柯伟. 金属学报. 2018(09)
[3]超声冲击MB8镁合金的耐磨性与显微硬度试验（英文）[J]. 于影霞,何柏林,吕宗敏,雷思涌,夏崧崧. 稀有金属材料与工程. 2017(07)
[4]表面超声滚压处理对高速列车车轴钢疲劳性能的影响[J]. 任学冲,陈利钦,刘鑫贵,项彬,林国标. 材料工程. 2015(12)
[5]2D12铝合金超声滚压疲劳性能的试验研究[J]. 杨巍,刘鹏,许良,回丽,周松,杨林青. 轻合金加工技术. 2015(10)
[6]超声冲击对AZ91D镁合金耐腐蚀性能的影响[J]. 于影霞,何柏林,夏松松,吴剑,陈朝霞. 热加工工艺. 2015(20)
[7]激光冲击强化AZ31镁合金摩擦磨损性能的研究[J]. 何换菊,张凌峰,杨根妹,吕阳阳. 中国激光. 2015(09)
[8]Gd元素对激光熔覆镁合金涂层组织和性能的影响[J]. 陈宏,李铸国,姚成武,吴毅雄. 中国激光. 2015(03)
[9]镀镍对镁合金AZ61耐腐蚀性能的影响[J]. 温泉,马旭. 腐蚀与防护. 2015(01)
[10]超声波滚压光整加工技术机理研究[J]. 于泽旭,宋锦春,王琰,倪克. 机械设计与制造. 2014(12)
博士论文
[1]热等静压Ti-6Al-4V材料的表面加热辅助超声复合滚压强化机理研究[D]. 李刚.华南理工大学 2017
[2]金属表面超声滚压加工理论及表层力学性能研究[D]. 刘宇.天津大学 2012
[3]ZK60和GW103K镁合金高周疲劳行为及其喷丸强化研究[D]. 刘文才.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]Cl-浓度、激光冲击对镁合金耐腐蚀性影响的检测及分析[D]. 江崇远.江苏大学 2018
[2]AZ31镁合金激光冲击强化组织及性能研究[D]. 左子楷.江苏大学 2017
[3]表面机械研磨处理AZ31镁合金显微组织和力学性能研究[D]. 金斌.南昌大学 2015
[4]表面机械研磨处理对AZ31变形镁合金摩擦磨损性能的影响[D]. 付东明.南昌大学 2015
[5]超声波滚压光整加工技术的实验研究[D]. 王琰.东北大学 2014
[6]AZ31镁合金动态塑性变形后的微观组织及力学性能演变[D]. 段高林.重庆大学 2014
[7]AZ31B和AZ91D镁合金低温力学性能研究[D]. 邝栗山.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3006070
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