商用变形镁合金的低温力学性能研究

发布时间：2017-09-14 02:50

  本文关键词：商用变形镁合金的低温力学性能研究

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【摘要】：镁合金作为一种轻质合金以其低密度高比强度等优点,在飞机、导弹、飞船、卫星等航空航天类零部件上具有广阔的应用前景。然而,航空航天类飞行器在运行过程中不仅要应对强磁场、强辐射环境,还要经受太空中的低温环境,因此要求材料具有良好的低温力学性能。当前国内外对于镁合金性能的研究主要集中在室温及以上温度,而关于镁合金低温性能方面的研究却很少。为进一步扩大传统变形镁合金的使用范围,开展对适合在低温条件下使用的变形镁合金的研究,对于更加广泛地推广其在航空航天领域和其它低温环境中的应用具有积极的现实意义。本文采用工艺研究较为成熟的商业变形镁合金,主要是AZ31镁合金挤压板材和AZ61、AZ80、ZK60镁合金挤压棒材作为研究对象,分别在不同低温(室温及以下)环境下进行拉伸实验,考察其拉伸力学性能随温度的变化规律,对其在低温环境下的服役行为进行客观评价,并对合金的低温力学行为和断裂机制进行分析。通过金相显微镜(OM)对合金在低温下显微组织变化情况进行探讨,利用扫描显微镜(SEM)对其拉伸断口形貌进行观察,分析讨论不同合金在低温下的断裂机制。主要研究内容和结果如下:(1)对AZ31镁合金挤压板材分别在20℃、-40℃、-90℃、-120℃、-196℃温度下进行拉伸,随拉伸温度的降低,合金呈现出强度不断升高,延伸率缓慢下降的趋势。在-196℃拉伸时,抗拉强度较室温提高了120MPa,屈服强度提高了79MPa,延伸率由室温的17.21%下降到12.25%,说明AZ31镁合金挤压板材在低温下依然可以保持很好的拉伸力学性能,为其在低温下的应用提供了可能性。(2)AZ61、AZ80和ZK60镁合金挤压棒材在20℃、-40℃、-80℃、-120℃的强度值随拉伸温度降低而升高,其中具有最小晶粒尺寸的ZK60镁合金的强度上升幅度最大。AZ80和ZK60镁合金随拉伸温度降低延伸率有小幅下降,AZ61镁合金的低温延伸率要稍高于室温。(3)AZ31和ZK60镁合金在20℃和-40℃拉伸断口组织中有较多孪晶的存在,随温度降低孪晶数目不断减少,在-80℃及以下温度已基本没有孪晶;AZ61镁合金在-120℃~20℃温度区间变形时,有大量孪生参与变形;AZ80镁合金在室温及以下温度拉伸断口组织中没有发现任何孪晶。(4)挤压态AZ31、AZ61和ZK60镁合金在室温下断裂方式为塑性断裂,低温下均能保持较好的延伸率,低温断裂方式为塑性断裂与解理断裂并存的混合断裂。挤压态AZ80镁合金室温断裂机制为微孔聚集型断裂,低温下为沿晶断裂机制。
【关键词】：变形镁合金 低温环境 力学行为 断裂机制 显微组织
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 镁合金研究现状10-18
• 1.2.1 变形镁合金10-12
• 1.2.2 镁合金在航空航天领域的应用12-14
• 1.2.3 镁合金低温力学性能研究现状14-18
• 1.3 课题学术和实际意义18-19
• 1.4 课题研究目的、内容19-21
• 1.4.1 课题研究目的19
• 1.4.2 课题研究内容19-21
• 2 实验方案及研究方法21-25
• 2.1 实验技术路线21
• 2.2 分析测试方法21-25
• 2.2.1 金相组织观察21-22
• 2.2.2 低温拉伸力学性能测试22-24
• 2.2.3 断口组织形貌观察24-25
• 3 挤压态AZ31镁合金板材低温力学性能研究25-41
• 3.1 实验材料25
• 3.2 AZ31镁合金挤压板材低温拉伸力学行为25-30
• 3.2.1 应力应变曲线25-28
• 3.2.2 低温对AZ31镁合金挤压板材力学性能的影响28-30
• 3.3 AZ31镁合金挤压板材低温拉伸组织变化30-34
• 3.3.1 低温对AZ31镁合金挤压板材断口附近金相组织的影响30-32
• 3.3.2 低温对AZ31镁合金挤压板材断口形貌的影响32-34
• 3.4 AZ31镁合金挤压板材低温加工硬化行为34-38
• 3.4.1 加工硬化率曲线35-37
• 3.4.2 低温对AZ31镁合金挤压板材加工硬化行为的影响37-38
• 3.5 本章小结38-41
• 4 挤压态AZ系镁合金棒材低温力学性能研究41-63
• 4.1 挤压态AZ61镁合金棒材低温力学性能研究41-52
• 4.1.1 实验材料41-42
• 4.1.2 AZ61镁合金棒材低温拉伸力学性能42-43
• 4.1.3 AZ61镁合金棒材低温拉伸断口显微组织43-47
• 4.1.4 AZ61镁合金棒材低温加工硬化行为47-50
• 4.1.5 AZ61镁合金棒材低温拉伸断口形貌50-52
• 4.2 AZ80镁合金棒材低温力学性能研究52-61
• 4.2.1 实验材料52-53
• 4.2.2 AZ80镁合金棒材低温拉伸力学性能53-55
• 4.2.3 AZ80镁合金棒材低温拉伸断口显微组织55-58
• 4.2.4 AZ80镁合金棒材低温拉伸断口形貌58-61
• 4.3 本章小结61-63
• 5 挤压态ZK60镁合金棒材低温力学性能研究63-71
• 5.1 实验材料63-64
• 5.2 ZK60镁合金棒材低温拉伸力学性能64-67
• 5.2.1 工程应力应变曲线64-65
• 5.2.2 真实应力应变曲线65-67
• 5.3 ZK60镁合金棒材低温拉伸断口显微组织67-69
• 5.4 ZK60镁合金棒材低温拉伸断口形貌69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 6 结论71-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王祝堂;;航空航天变形镁合金应具备的性能[J];轻合金加工技术;2016年01期

2 杨媛;李加强;宋宏宝;刘鹏成;;镁合金的应用及其成形技术研究现状[J];热加工工艺;2013年08期

3 郭学锋;杨文朋;任f ;延双鹤;;镁合金的塑性变形与强化机理[J];热加工工艺;2012年24期

4 张学锋;吴国华;刘文才;丁文江;;挤压态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金的低温力学性能(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年12期

5 王志虎;张菊梅;蒋百灵;;热处理工艺对AZ80镁合金显微组织的影响[J];西安理工大学学报;2012年01期

6 张学锋;吴国华;丁文江;;高低温处理条件下AZ31镁合金的力学性能与微观组织[J];中国有色金属学报;2011年12期

7 白方;仝仲盛;;汽车轻量化之镁合金材料的应用(1)[J];现代零部件;2011年12期

8 赵琛;陈云霞;李中兵;;轻量化材料镁合金在汽车上的应用[J];汽车工艺与材料;2011年07期

9 丁文江;付彭怀;彭立明;蒋海燕;王迎新;吴国华;董杰;郭兴伍;;先进镁合金材料及其在航空航天领域中的应用[J];航天器环境工程;2011年02期

10 肖阳;张新明;;Mg-9Gd-4Y-0.6Zr合金的低温塑性分析[J];特种铸造及有色合金;2010年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 邝栗山;AZ31B和AZ91D镁合金低温力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

2 张学锋;模拟月球环境温度下的镁合金显微组织与力学性能研究[D];上海交通大学;2012年

3 张毅;Mg-Zn-Y-Zr合金低温拉伸与低温真空疲劳性能[D];哈尔滨工业大学;2008年

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本文编号：847443