高应变速率下镁合金变形机制及失效行为研究

发布时间：2017-05-19 20:08

  本文关键词：高应变速率下镁合金变形机制及失效行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：镁合金是目前广泛应用的工程领域中最轻的金属材料。目前对于镁合金的研究一般只局限于静态或者常温加载条件，而对其在高温高应变率下力学性能的研究还较少，但在实际应用中，材料可能在不同温度下受到冲击载荷作用，因此不同温度下高应变率(103s-1)对其力学性能的影响就显得尤为重要。本文采用分离式Hopkinson压杆和Hopkinson拉杆来研究镁合金的动态力学性能，以此来分析镁合金的高速变形机制和失效行为。 本文采用分离式Hopkinson压杆和分离式Hopkinson拉杆分别对真空压铸AM60B进行了不同温度下的动态压缩实验，对AZ31焊接接头（包括TIG焊接接头和FSW焊接接头）进行了动态压缩和拉伸实验，测试的应变速率范围大约在900s-1~4500s-1之间。采用扫描电镜（SEM）和金相显微镜（OM）分析了测试后的试样的组织以及断口形貌，讨论了它们在不同温度不同应变速率下的微观变形机制、应变速率敏感性及断裂机制，并使用Johnson-Cook本构方程对真空压铸AM60B的动态压缩实验进行了模拟。 实验表明：（1）对于真空压铸AM60B镁合金，在所测试的应变率范围内，随着应变率的提高，应力--应变曲线均呈现上升趋势，且最大应变也随之增加，表现出正应变率强化效应；在150℃时真空压铸AM60B镁合金变形能力最好，50℃时断裂强度最高；真空压铸AM60B镁合金在高温及高应变率下的断裂方式为以解理断裂为主并伴有韧性断裂的混合断裂方式；当变形温度低于150℃时，真空压铸AM60B镁合金在高应变率压缩下的变形机制主要是滑移；建立了真空压铸AM60B的Johnson-Cook本构方程，并且使用模型得到的预测曲线与实际曲线符合较好。 （2）对于AZ31镁合金两种焊接接头，在动态压缩过程中，随着应变速率的增大，合金的真应力-应变曲线变化不大，说明AZ31镁合金两种焊接接头对应变速率的敏感性比较小；在高应变速率下FSW焊接接头的各项力学性能指标优于TIG焊接接头；AZ31镁合金焊接接头在高应变速率下的断裂方式均为解理断裂，但相对于TIG焊接接头，FSW焊接接头更加平整光滑；AZ31镁合金两种焊接接头的显微组织对应变率不敏感，并且在高应变率压缩下的变形方式相同，主要为滑移。在动态拉伸过程中，在相近应变率下，FSW焊接接头的力学性能要好于TIG焊接接头，并且在高应变率下的断裂机制为韧脆混合断裂机制。
【关键词】：镁合金 分离式霍普金森杆 高应变速率 变形机制 失效机制
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG146.22;TG407
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 镁及其合金的特点11-12
• 1.1.1 镁的基本性质及特点11-12
• 1.2 镁合金的应用12-14
• 1.3 材料动态力学性能测试技术14-15
• 1.4 镁合金的动态力学行为及研究现状15-21
• 1.4.1 镁合金在高应变率下的变形机制15-17
• 1.4.2 镁合金在高应变率下的断裂机制17-18
• 1.4.3 镁合金的高温动态性能18-19
• 1.4.4 镁合金在高应变率下的本构关系19-21
• 1.5 本课题的意义及内容21-23
• 第二章 实验原理、材料及方法23-30
• 2.1 实验设备及原理23-25
• 2.1.1 实验设备简介23-24
• 2.1.2 实验原理简介24-25
• 2.2 实验材料25-26
• 2.3 实验方法26-30
• 2.3.1 试样尺寸26-27
• 2.3.2 试样制备27
• 2.3.3 实验参数及数据处理27-29
• 2.3.4 微观组织分析29-30
• 第三章 高应变率下 AZ31 镁合金焊接接头动态力学性能30-41
• 3.1 AZ31 镁合金的性能特点30
• 3.2 AZ31 镁合金焊接接头的动态压缩应力应变行为30-37
• 3.2.1 高应变率下不同焊接接头动态压缩变形行为30-32
• 3.2.2 AZ31 镁合金焊接接头扫描断口分析32-34
• 3.2.3 AZ31 镁合金焊接接头金相显微组织分析34-37
• 3.3 AZ31 镁合金焊接接头的动态拉伸应力应变行为37-41
• 3.3.1 高应变率下不同焊接接头动态拉伸变形行为37-39
• 3.2.2 高速冲击拉伸下不同焊接接头的断裂行为39-41
• 第四章 高温高应变率下 AM60B 镁合金力学性能及失效行为41-53
• 4.1 AM60B 镁合金的性能特点41
• 4.2 高温高应变率下真空压铸 AM60B 的应力—应变行为41-43
• 4.3 真空压铸 AM60B 扫描断口分析43-45
• 4.4 真空压铸 AM60B 的显微组织分析45-48
• 4.5 真空压铸 AM60B 的本构关系48-53
• 4.5.1 镁合金动态本构关系及相关模型简介48-49
• 4.5.2 真空压铸 AM60B 的 Johnson-Cook 本构方程49-53
• 第五章 结论53-54
• 参考文献54-57
• 在学研究成果57-58
• 致谢58

【参考文献】

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