热场和预扭转应变对镁合金力学性能影响的研究
发布时间：2022-02-09 23:02
镁合金是目前最常用、最轻的金属结构材料之一,具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震降噪性好和可循环应用等优点,被广泛应用于气缸头盖、变速箱壳体、离合器踏板等汽车零配件,飞机机翼、航空发动机、电机壳体等航空航天军事产品。其中,作为发动机等部件,镁合金通常要工作在高温环境下。镁合金室温下塑性较差,高温条件可以大幅度提高镁合金的塑性,预扭转应变可以提高镁合金的拉伸强度。研究高温拉伸、扭转变形时的流变应力变化规律以及预扭转应变对镁合金力学性能的影响,研究其在服役条件下的力学性能变化,对提高材料工程实际应用价值具有重要意义。本文开展的主要研究工作如下:（1）结合相关领域的国内外研究现状,针对课题组自主研发的多载荷多物理场材料微观力学性能测试仪器,进行调试校准研究,通过速率法进行机架柔度的计算,对试验仪器特有的仿型复合夹具造成弹性模量的误差进行校准,分别采用20钢、45钢、7075铝合金、7050铝合金和TA2材料进行拉伸校准试验,计算出测试得到弹性模量与材料真实弹性模量之间的关系。（2）利用修正校准后的测试仪器进行AZ80镁合金的拉伸、扭转试验,得到其屈服强度、抗拉强度、伸长率和校准后的弹性模量...
【文章来源】：吉林大学吉林省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统材料力学测试仪器
下的本构关系，同时研究其高温对梁结构的驱动作用[31]。（2）材料力学性能测试仪器国内外研究现状近几年，试验机已经得到较好的商业化发展，主要的生产商有 MTS 公司[STRON 公司[33]、岛津公司[34]以及国内的长春机械研究院等。然而材料在役条件下，不仅仅受单一载荷的影响作用，所以传统的试验机不能满足目力学性能测试的需求，国内外厂商和学者开始研制具备多载荷加载功能的35-42]。2015 年，澳大利亚华盛顿大学 Geoffrey 等人，利用空气轴承进行加载降低摩擦阻力，研制出一种在加热或冷却时对尼龙纤维扭转成型的驱动力置，如图 1.2 所示，通过复位弹簧施加可变的扭矩，得到的试验测量值与之间具有良好的一致性[18]。2016 年芬兰阿尔托大学 Frank 等人，利用 T 焊接 L 形试件，在电磁线圈的作用下，试件同时受到拉力-弯矩，其加载施加反复的载荷进行疲劳测试，其装置如图 1.3 所示[43]。2016 年伊朗谢里大学 Vahedi A 等人，发现受纳米流体中磁性纳米颗粒和磁感应强度的影生并强化了质量传递现象，磁场加载装置如图 1.4 所示[44]。
图 1.3 Frank 等人研制的拉伸弯曲疲劳测试装置[43]图 1.4 VahediA 等人研制的磁场加载装置[44]2016 年，东北大学机械工程与自动化学院 Zhang 等人利用旋转弯曲加载的方法，实现了弯曲旋转同时加载并耦合热场，研究不同变形条件下 CRB 工艺中6061 铝合金管的微观结构和力学性能的演变，结果表明变形温度，弯曲角度和变形时间对 CRB 加工管材的力学性能和微观结构有很大影响，测试装置如图 1.5所示[45]。2016 年，哈尔滨工业大学先进焊接实验室 Tian 等人利用电流实现金属粘接的同时结合原位监测技术，观察不同键合时间时金属化合物间的微观结构。试验结果表明在电场辅助化学键结合的条件下，抗拉强度有所提高，测试装置如图 1.6 所示[46]。吉林大学赵宏伟教授的课题组研制出多台多载荷加载小型仪器[47-50]以及 4 台套多载荷多物理场材料微观力学性能原位测试大型仪器[51-52]，如图1.7 所示，同时进行大量试验研究不同材料接近服役状态下力学性能的变化规律。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于J-C模型的镁合金MB2动静态拉伸破坏行为[J]. 贾东,黄西成,胡文军,张方举. 爆炸与冲击. 2017(06)
[2]扭转塑性变形对6063铝合金拉伸力学性能的影响机理研究[J]. 安奎星,王志勇,李林安,王世斌,富东慧,赵明珠. 实验力学. 2016(02)
[3]拉伸扭转组合作用下泡沫铝力学性能[J]. 谢福航,范志毅,张强,司菡. 中国建材科技. 2015(02)
[4]温度对AZ80镁合金高温拉伸变形行为的影响[J]. 刘运腾,詹成伟,周吉学,唐守秋,姜利坤. 金属热处理. 2014(03)
[5]拉伸试验机柔度K值测定方法研究[J]. 韩永明,苏英群. 天津冶金. 2013(05)
[6]AZ31B镁合金十字杯形件差温拉伸仿真模拟[J]. 李彦波,刘红武,黄义关. 模具制造. 2013(04)
[7]颗粒体积分数对高压扭转的SiCp/Al基复合材料拉伸性能影响[J]. 石文超,李萍,李晓,薛克敏. 粉末冶金工业. 2013(01)
[8]6082铝合金扭转冷作硬化的实验研究[J]. 王轶松. 铝加工. 2012(03)
[9]304奥氏体不锈钢拉深过程有限元模拟[J]. 朱富春,曹旭. 锻压装备与制造技术. 2010(05)
[10]材料力学性能测试技术的进展与趋势[J]. 陈文哲. 理化检验(物理分册). 2010(02)
博士论文
[1]接近服役条件材料力学性能原位测试装置设计分析与试验研究[D]. 李柠.吉林大学 2017
[2]复合载荷原位力学测试仪器的动态特性分析与试验研究[D]. 侯鹏亮.吉林大学 2016
[3]AZ31镁合金的形变孪生行为及孪生机制[D]. 何杰军.重庆大学 2014
硕士论文
[1]热扭转变形Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的动态再结晶研究[D]. 齐红娜.中北大学 2017
[2]高温拉伸—疲劳测试装置设计分析与试验研究[D]. 刘阳.吉林大学 2016
[3]高温预扭转条件下金属材料拉伸力学性能试验研究[D]. 徐修权.吉林大学 2016
[4]高温环境下微纳米压痕测试平台设计分析与试验研究[D]. 刘彦超.吉林大学 2016
[5]预应变对6063铝合金拉伸力学性能的影响机理研究[D]. 安奎星.天津大学 2016
[6]拉伸—剪切复合载荷原位力学测试装置设计分析与试验研究[D]. 高景.吉林大学 2015
[7]拉伸—弯曲复合载荷原位力学测试装置设计与试验研究[D]. 程虹丙.吉林大学 2015
[8]拉伸—扭转原位力学测试装置设计分析与试验研究[D]. 刘宏达.吉林大学 2015
[9]金属塑性材料拉伸过程的细观模拟与声发射特性研究[D]. 王子兴.东北石油大学 2013
[10]扭转预应变对35CrMo钢拉伸及疲劳性能影响的试验研究[D]. 吴志煜.昆明理工大学 2012
本文编号：3617794
【文章来源】：吉林大学吉林省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统材料力学测试仪器
下的本构关系，同时研究其高温对梁结构的驱动作用[31]。（2）材料力学性能测试仪器国内外研究现状近几年，试验机已经得到较好的商业化发展，主要的生产商有 MTS 公司[STRON 公司[33]、岛津公司[34]以及国内的长春机械研究院等。然而材料在役条件下，不仅仅受单一载荷的影响作用，所以传统的试验机不能满足目力学性能测试的需求，国内外厂商和学者开始研制具备多载荷加载功能的35-42]。2015 年，澳大利亚华盛顿大学 Geoffrey 等人，利用空气轴承进行加载降低摩擦阻力，研制出一种在加热或冷却时对尼龙纤维扭转成型的驱动力置，如图 1.2 所示，通过复位弹簧施加可变的扭矩，得到的试验测量值与之间具有良好的一致性[18]。2016 年芬兰阿尔托大学 Frank 等人，利用 T 焊接 L 形试件，在电磁线圈的作用下，试件同时受到拉力-弯矩，其加载施加反复的载荷进行疲劳测试，其装置如图 1.3 所示[43]。2016 年伊朗谢里大学 Vahedi A 等人，发现受纳米流体中磁性纳米颗粒和磁感应强度的影生并强化了质量传递现象，磁场加载装置如图 1.4 所示[44]。
图 1.3 Frank 等人研制的拉伸弯曲疲劳测试装置[43]图 1.4 VahediA 等人研制的磁场加载装置[44]2016 年，东北大学机械工程与自动化学院 Zhang 等人利用旋转弯曲加载的方法，实现了弯曲旋转同时加载并耦合热场，研究不同变形条件下 CRB 工艺中6061 铝合金管的微观结构和力学性能的演变，结果表明变形温度，弯曲角度和变形时间对 CRB 加工管材的力学性能和微观结构有很大影响，测试装置如图 1.5所示[45]。2016 年，哈尔滨工业大学先进焊接实验室 Tian 等人利用电流实现金属粘接的同时结合原位监测技术，观察不同键合时间时金属化合物间的微观结构。试验结果表明在电场辅助化学键结合的条件下，抗拉强度有所提高，测试装置如图 1.6 所示[46]。吉林大学赵宏伟教授的课题组研制出多台多载荷加载小型仪器[47-50]以及 4 台套多载荷多物理场材料微观力学性能原位测试大型仪器[51-52]，如图1.7 所示，同时进行大量试验研究不同材料接近服役状态下力学性能的变化规律。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于J-C模型的镁合金MB2动静态拉伸破坏行为[J]. 贾东,黄西成,胡文军,张方举. 爆炸与冲击. 2017(06)
[2]扭转塑性变形对6063铝合金拉伸力学性能的影响机理研究[J]. 安奎星,王志勇,李林安,王世斌,富东慧,赵明珠. 实验力学. 2016(02)
[3]拉伸扭转组合作用下泡沫铝力学性能[J]. 谢福航,范志毅,张强,司菡. 中国建材科技. 2015(02)
[4]温度对AZ80镁合金高温拉伸变形行为的影响[J]. 刘运腾,詹成伟,周吉学,唐守秋,姜利坤. 金属热处理. 2014(03)
[5]拉伸试验机柔度K值测定方法研究[J]. 韩永明,苏英群. 天津冶金. 2013(05)
[6]AZ31B镁合金十字杯形件差温拉伸仿真模拟[J]. 李彦波,刘红武,黄义关. 模具制造. 2013(04)
[7]颗粒体积分数对高压扭转的SiCp/Al基复合材料拉伸性能影响[J]. 石文超,李萍,李晓,薛克敏. 粉末冶金工业. 2013(01)
[8]6082铝合金扭转冷作硬化的实验研究[J]. 王轶松. 铝加工. 2012(03)
[9]304奥氏体不锈钢拉深过程有限元模拟[J]. 朱富春,曹旭. 锻压装备与制造技术. 2010(05)
[10]材料力学性能测试技术的进展与趋势[J]. 陈文哲. 理化检验(物理分册). 2010(02)
博士论文
[1]接近服役条件材料力学性能原位测试装置设计分析与试验研究[D]. 李柠.吉林大学 2017
[2]复合载荷原位力学测试仪器的动态特性分析与试验研究[D]. 侯鹏亮.吉林大学 2016
[3]AZ31镁合金的形变孪生行为及孪生机制[D]. 何杰军.重庆大学 2014
硕士论文
[1]热扭转变形Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的动态再结晶研究[D]. 齐红娜.中北大学 2017
[2]高温拉伸—疲劳测试装置设计分析与试验研究[D]. 刘阳.吉林大学 2016
[3]高温预扭转条件下金属材料拉伸力学性能试验研究[D]. 徐修权.吉林大学 2016
[4]高温环境下微纳米压痕测试平台设计分析与试验研究[D]. 刘彦超.吉林大学 2016
[5]预应变对6063铝合金拉伸力学性能的影响机理研究[D]. 安奎星.天津大学 2016
[6]拉伸—剪切复合载荷原位力学测试装置设计分析与试验研究[D]. 高景.吉林大学 2015
[7]拉伸—弯曲复合载荷原位力学测试装置设计与试验研究[D]. 程虹丙.吉林大学 2015
[8]拉伸—扭转原位力学测试装置设计分析与试验研究[D]. 刘宏达.吉林大学 2015
[9]金属塑性材料拉伸过程的细观模拟与声发射特性研究[D]. 王子兴.东北石油大学 2013
[10]扭转预应变对35CrMo钢拉伸及疲劳性能影响的试验研究[D]. 吴志煜.昆明理工大学 2012
本文编号：3617794
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