金属材料低温性能的研究

发布时间：2017-10-26 08:33

  本文关键词：金属材料低温性能的研究

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【摘要】：金属材料在工程领域的应用变得十分广泛。由于在冬天（尤其在东北）温度很低，就会导致一些金属材料的力学性能发生变化，进而会影响到金属材料的安全使用。首先利用万能试验拉力机对45#，ZL201铝合金，40Cr三种金属材料在不同的温度下（20℃，，-20℃，-60℃）的拉伸性能、断面收缩率和延伸率进行了研究。再用硬度测试仪和冲击试验机对三种材料在不同温度下的硬度和韧性进行了探究，最后借助金相显微镜和扫描电镜对三种材料低温断裂形貌和特征进行了判定。 研究表明： （1）随着温度的降低，三种材料的抗拉强度和屈服强度都有提高，但45#和40Cr要比ZL201铝合金要提高的多。 （2）随着温度的降低，三种材料的断面收缩率和延伸率都有所降低，说明当温度降低时，三种材料的塑性都会变小。 （3）随着温度的降低，三种材料的硬度都会提升，但韧性的变化不一样。当温度在-60℃时，45#韧性降低了30%，40Cr降低了12.7%，而ZL201铝合金则几乎没发生变化。所以45#和40Cr金属材料会出现低温变脆的情况而ZL201铝合金材料则不会出现。 （4）借助金相和电镜观察则发现，在20℃时，三种材料都发生的是韧性断裂，当在-20℃时，45#发生了脆性断裂，在-60℃时，40Cr也发生了脆性断裂，而ZL201铝合金不受温度的影响，始终发生韧性断裂。 （5）40Cr虽然也出现了低温脆性现象，但它的韧脆转变温度比45#要低，所以在低温情况下，不像45#那么容易断裂。这是由于合金钢含有一些锰，络，钛，钒等合金元素与碳形成比较弱的碳化物，所以合金钢比碳钢有更高的硬度，耐磨性，强度和韧性。
【关键词】：低温性能 屈服强度 低温脆性 显微组织
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 金属材料的发展历程11-12
• 1.2 金属材料的力学性能12-13
• 1.3 低温环境中金属材料的应用13-15
• 1.4 金属内部组织的观察和探究15-17
• 1.4.1 光学显微镜16
• 1.4.2 电子显微镜16-17
• 1.5 金属材料断裂的分类分析17-20
• 1.6 本文研究内容20-22
• 第2章 金属材料低温断裂理论分析和基础22-30
• 2.1 甄纳-斯特罗位错塞积理论22-25
• 2.2 脆性断裂的微观特征25-26
• 2.3 韧性断裂机理和微观特征26-27
• 2.4 各种元素对金属材料性能的影响27-30
• 第3章 试验材料及其方法30-45
• 3.1 试样材料的成分和加工工艺30-33
• 3.1.1 试样材料30-31
• 3.1.2 试样的加工和制备31-33
• 3.2 试样的试验方法33-42
• 3.2.1 拉伸性能试验33-37
• 3.2.2 韧性冲击性能试验37-40
• 3.2.3 硬度检测试验40-42
• 3.3 显微组织分析与检测试验42-45
• 第4章 45#，ZL201 铝合金，40CR 材料低温拉伸、硬度和冲击试验结果对比分析45-56
• 4.1 45#材料的测试结果分析45-48
• 4.1.1 45#低温拉伸试验45-47
• 4.1.2 45#的硬度和韧性冲击试验47
• 4.1.3 45#的断口显微分析47-48
• 4.2 ZL201 铝合金材料的测试结果分析48-50
• 4.2.1 ZL201 铝合金材料在不同温度下的拉伸试验48-50
• 4.2.2 ZL201 合金材料硬度和韧性冲击试验50
• 4.3 40Cr 金属材质测试结果分析50-53
• 4.3.1 40Cr 金属材质的拉伸试验50-52
• 4.3.2 40Cr 的硬度和韧性冲击试验52
• 4.3.3 40Cr 的金相和电镜分析52-53
• 4.4 三种金属材料在低温的力学性能结果的探究53-56
• 第5章 一种对盾构机滚刀刀圈材料低温下使用的研制56-60
• 5.1 化学成分的设计56-57
• 5.2 冶炼及成型工艺的制定57
• 5.3 热处理工艺及其对力学性能的影响57-60
• 5.3.1 热处理工艺设计57-58
• 5.3.2 热处理工艺对材料力学性能的影响及分析58-60
• 结论60-62
• 参考文献62-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：1097890