镁合金热塑性成形开裂机制研究

发布时间：2017-04-20 03:03

  本文关键词：镁合金热塑性成形开裂机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前镁合金是密度最小的金属结构材料。在民用汽车和军工武器方面应用很广泛。镁合金在高温下的力学性能较低和耐蚀性较差,限制了它在航空航天上的应用。就目前而言,塑性成形是提高镁合金力学性能有效的方法,尤其是大塑性变形后可以大程度提高镁合金力学性能。高强耐热Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金在在航空航天有很好的应用前景。AZ80镁合金在汽车零部件上应用广泛。本文设计出圆柱试样、圆锥试样、原位拉伸试样(0°、45°和90°)和缺口拉伸试样(R=0、R=5和R=20)在不同温度(350℃、400℃和450℃)下的热模拟压缩实验和热拉伸实验。不同的温度下的镁合金的断裂机制不同。通过热模拟实验、拉伸实验、金相显微组织和扫描微观组织分析镁合金的力学性能和微观断口组织。得出在一般情况下,随着温度的升高,镁合金的延伸率会升高,但在缺口试样中有例外发生,这是缺口强化改变了应力分布,改变了断裂的驱动力,使试样更早的断裂。在高温下含稀土的镁合金的断裂应变大于AZ80镁合金的断裂应变。通过扫描电镜分析断口的微观组织,探明镁合金高温变形的断裂机制。高温压缩中,圆柱试样和圆锥试样的断裂机制不同。相对于AZ80镁合金,在高温下稀土镁合金的断裂机制由韧窝型断裂向剪切型断裂发展,断裂应变变大,塑性变好。片状试样随着原位拉伸角度的增大,应力三轴度变小,剪切断裂机制增强,断裂位移变大,断裂应变增大。对于缺口拉伸实验,由于试样的缺口大小不同,断裂机制不同。在塑性加工中,镁合金锻件开裂的情况经常发生,通过实验探明断裂机制,可以预测开裂方式,为预防锻件开裂提供理论基础。
【关键词】：镁合金 热塑性成形 开裂机制 断口形貌
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 镁合金概述11-12
• 1.1.1 镁的基本性能11
• 1.1.2 镁合金的分类和发展11-12
• 1.2 稀土镁合金12-16
• 1.2.1 稀土元素的种类12-13
• 1.2.2 稀土元素的作用13-14
• 1.2.3 稀土镁合金的发展14-16
• 1.3 断裂的分类16
• 1.4 镁合金韧性断裂研究现状16
• 1.5 断裂机制的研究16-18
• 1.5.1 韧窝断裂物理机制17
• 1.5.2 剪切断裂物理机制17-18
• 1.5.3 解离断裂物理机制18
• 1.6 镁合金拉伸断裂的研究18-20
• 1.6.1 拉伸断裂研究现状18-19
• 1.6.2 应力三轴度在金属断裂中的研究19-20
• 1.7 本课题的提出及研究意义20-22
• 2 实验方案及研究方法22-27
• 2.1 实验材料22
• 2.2 试样的尺寸22-24
• 2.3 实验方案24-25
• 2.4 研究方法25-27
• 2.4.1 热模拟实验25
• 2.4.2 热拉伸实验25
• 2.4.3 光学显微组织观察25-26
• 2.4.4 扫描电子显微分析及断口形貌分析26-27
• 3 AZ80镁合金的高温断裂实验研究27-34
• 3.1 AZ80试样高温拉伸宏观断口27-28
• 3.2 力学性能分析28-29
• 3.2.1 载荷位移曲线28
• 3.2.2 温度和缺口的影响28-29
• 3.3 断口微观形貌分析29-33
• 3.4 小结33-34
• 4 稀土镁合金高温断裂实验研究34-57
• 4.1 圆柱试样的热模拟实验34-40
• 4.1.1 圆柱试样的宏观变形分析34-35
• 4.1.2 圆柱试样的真应力-应变曲线分析35-37
• 4.1.3 圆柱试样变形组织分析37-39
• 4.1.4 断口形貌与断裂机制分析39-40
• 4.2 圆锥试样的热模拟实验40-47
• 4.2.1 圆锥试样的宏观变形分析40-41
• 4.2.2 圆锥试样应力-应变曲线分析41-43
• 4.2.3 圆锥试样变形组织分析43-46
• 4.2.4 圆锥试样断口形貌分析46-47
• 4.3 片状试样的原位拉伸实验47-51
• 4.3.1 宏观断口分析47
• 4.3.2 片状试样力学性能分析47-48
• 4.3.3 断口形貌分析48-51
• 4.4 圆柱试样的热拉伸实验研究51-55
• 4.4.1 圆柱拉伸宏观断口分析51-52
• 4.4.2 稀土镁合金的高温力学性能分析52-53
• 4.4.3 断口微观形貌分析53-55
• 4.5 小结55-57
• 5 AZ80和稀土镁合金断裂机制对比研究57-61
• 5.1 AZ80和稀土镁合金的力学性能57-58
• 5.2 AZ80和稀土镁合金断口微观分析对比58-60
• 5.3 小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-67
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

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本文编号：317728