经脉冲电流处理的轧制AZ31镁合金组织与性能演变

发布时间：2017-06-23 04:01

  本文关键词：经脉冲电流处理的轧制AZ31镁合金组织与性能演变，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：镁合金具有优良的物理化学性能,例如低密度、高比强度和比刚度、良好的电磁屏蔽性和极高的震动阻尼容量等,这使其在汽车、航天、电子等领域具有极其重要的应用价值。但是由于其密排六方晶体结构与合金中缺乏有效的强化相,镁合金的成形性及力学性能较差,从而限制了其更广泛的应用。晶粒细化可以有效地改善材料强度以及塑性,在镁合金中作为强化方法被广泛应用。电脉冲处理是一种改善合金显微组织、提高金属材料综合力学性能的新型处理方法,本研究利用高能量脉冲电流处理轧制变形AZ31镁合金,从而改善合金显微组织,提高其力学性能。利用超景深显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)研究了高能量脉冲电流处理对10%、15%、20%不同室温轧制变形量AZ31镁合金的组织演化以及合金力学性能的影响。结果表明,当变形量为20%的轧制板材经电流密度为4.16×109A/m2、脉宽为30?s、频率为100Hz的脉冲电流处理10min后,平均晶粒尺寸由150?m细化至20?m,抗拉强度提升至265MPa,伸长率可达19.7%。同时,分析了电脉冲处理过程中热效应与非热效应对再结晶的影响,利用傅里叶散热模型对本实验进行拟合,利用得到的理论计算值与实测值进行了对比热处理,发现非热效应在再结晶过程中占主导作用,而热效应对再结晶过程没有明显影响,并揭示了非热效应的作用机理。当脉冲电流经过变形AZ31镁合金时,使其得到附加的吉布斯自由能,为材料的再结晶提供了一定的驱动力,加速了材料的再结晶过程。此外,脉冲电流还会提高材料再结晶形核率,加速位错的滑移与攀移以及提高缺陷的迁移速率,最终促进了再结晶过程。
【关键词】：脉冲电流处理 AZ31镁合金 再结晶 晶粒细化
【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;TG339
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-28
• 1.1 引言10-11
• 1.2 镁及镁合金概述11-14
• 1.2.1 镁合金分类11-13
• 1.2.2 镁及镁合优缺点13-14
• 1.2.3 镁及镁合金应用14
• 1.3 镁合金晶粒细化14-22
• 1.3.1 化学法细化14-15
• 1.3.2 形变法细化15-18
• 1.3.3 物理场细化18-22
• 1.4 镁合金的塑性变形22-25
• 1.4.1 AZ31镁合金的塑性变形22-25
• 1.5 研究目的和选题意义25-28
• 1.5.1 研究目的与意义25
• 1.5.2 研究内容25-28
• 第二章 实验方法28-36
• 2.1 实验方案28
• 2.2 实验材料28-30
• 2.3 实验设备与方法30-33
• 2.4 测试设备与方法33-36
• 2.4.1 显微组织分析33
• 2.4.2 电子背散射分析33-34
• 2.4.3 扫描电镜分析34
• 2.4.4 力学性能测试34-36
• 第三章 经脉冲电流处理的轧制AZ31镁合金的组织演变与力学性能36-54
• 3.1 AZ31镁合金轧制后组织变化36-39
• 3.2 脉冲电流对AZ31镁合金轧制组织的影响39-40
• 3.3 AZ31镁合金在不同参数脉冲电流处理下组织演化40-49
• 3.3.1 脉冲电流脉宽对AZ31镁合金组织影响41-42
• 3.3.2 脉冲电流频率对AZ31镁合金组织影响42-44
• 3.3.3 脉冲处理最大电流对AZ31镁合金组织影响44-45
• 3.3.4 脉冲处理对不同变形量AZ31镁合金组织影响45-49
• 3.4 AZ31镁合金力学性能分析49-54
• 第四章 高能脉冲电流对轧制AZ31镁合金细化机制分析54-64
• 4.1 AZ31镁合金脉冲处理过程中焦耳热的影响54-59
• 4.2 AZ31镁合金脉冲处理过程中自由能分析59-61
• 4.3 AZ31镁合金脉冲处理过程中其他变化61-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-72
• 致谢72-74
• 硕士期间发表论文74

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