搅拌摩擦加工对AZ31镁合金组织与性能的影响
本文关键词:搅拌摩擦加工对AZ31镁合金组织与性能的影响
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【摘要】:搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,FSP)是一种新型的剧烈塑性变形技术(SeverePlastic Deformation,SPD),己经成功应用于铝、镁等轻合金的加工。本文利用搅拌摩擦加工技术对AZ31镁合金进行搅拌摩擦加工处理,对不同状态的AZ31镁合金进行拉伸实验、显微组织分析、拉伸断口形貌分析,并利用Hopkinson压杆实验装置对FSP处理前后的AZ31镁合金进行冲击实验,研究FSP处理技术对该合金的显微组织、拉伸性能、微观断裂机制和动态力学性能的影响。得到主要研究结果如下: 整个加工区域分为搅拌区、机械热影响区、热影响区和母材区。搅拌区为均匀细小的再结晶等轴晶,其平均晶粒尺寸随着主轴转速的增加或加工速度的较低而增大。 当进给速度为200mm/min和400mm/min、搅拌针旋转速度低于1000rpm时,AZ31镁合金显微组织由于发生动态再结晶得到显著细化,获得了均匀细小的等轴晶,平均晶粒尺寸小于7μm;与母材相比,经过搅拌摩擦加工后,AZ31镁合金的应变强化效应明显增强,塑性明显提高,但屈服强度有所降低。采用600rpm-400mm/min工艺FSP处理后,AZ31镁合金获得了最佳的综合力学性能。 与母材相比,搅拌摩擦加工后,AZ31镁合金的动态屈服强度均有了不同程度的提高,600rpm-400mm/min工艺参数FSP处理后,合金获得了最好的抗冲击变形能力。主要是由于合金显微组织显著细化以及产生孪晶的结果,,这些瞬间产生的孪晶阻碍了位错运动的同时进一步细化了晶粒。 虽然孪生的产生对合金有一定的强化作用,但晶粒细化较孪生对提高合金抗冲击变形能力的作用更为明显,成为改善合金抗冲击变形能力的主导因素。但经不同工艺FSP处理后,AZ31合金的应力-应变行为对应变率的变化并不敏感。
【关键词】:AZ31镁合金 搅拌摩擦加工 显微组织 力学性能 应变率
【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】:TG146.22
【目录】:
- 摘要6-7
- Abstract7-11
- 第1章 绪论11-23
- 1.1 引言11
- 1.2 镁及镁合金的特性11-14
- 1.3 镁合金的应用14-15
- 1.4 搅拌摩擦加工原理15-17
- 1.5 搅拌摩擦加工技术的研究现状17-21
- 1.5.1 搅拌摩擦加工对材料显微组织结构的影响17-18
- 1.5.2 搅拌摩擦加工后合金的超塑性行为18-20
- 1.5.3 搅拌摩擦加工制备金属基复合材料20-21
- 1.6 材料的高应变率变形行为21-22
- 1.6.1 材料性能评价中的加载速率的概念21
- 1.6.2 镁合金高应变率变形行为的研究现状21-22
- 1.7 本文主要研究内容22-23
- 第2章 实验材料及实验方法23-27
- 2.1 实验材料23
- 2.2 实验方案23
- 2.3 实验方法23-27
- 2.3.1 AZ31 镁合金的 FSP 处理23-24
- 2.3.2 AZ31 镁合金的显微组织观察与分析24
- 2.3.3 AZ31 镁合金的拉伸试验及拉伸断口分析24-25
- 2.3.4 AZ31 镁合金的冲击试验及冲击后的显微组织分析25-27
- 第3章 FSP 处理后 AZ31 镁合金的显微组织变化27-35
- 3.1 原始态 AZ31 镁合金的显微组织27
- 3.2 FSP 处理后 AZ31 镁合金的宏观形貌27-29
- 3.3 FSP 处理后 AZ31 镁合金不同区域的典型组织29-30
- 3.4 FSP 处理对 AZ31 镁合金显微组织的影响30-34
- 3.5 本章小结34-35
- 第4章 FSP 处理对 AZ31 镁合金拉伸行为的影响35-43
- 4.1 不同状态 AZ31 镁合金的拉伸变形行为35-36
- 4.2 不同状态 AZ31 镁合金的拉伸性能36-38
- 4.3 不同状态 AZ31 镁合金的拉伸断口形貌38-41
- 4.4 本章小结41-43
- 第5章 FSP 处理对 AZ31 镁合金高应变率变形行为的影响43-64
- 5.1 原始态 AZ31 镁合金的冲击变形行为43-45
- 5.1.1 原始态 AZ31 镁合金的动态应力-应变曲线43-44
- 5.1.2 原始态 AZ31 镁合金冲击变形后的显微组织44-45
- 5.2 FSP 后 AZ31 镁合金的冲击变形行为45-63
- 5.2.1 FSP 处理后 AZ31 镁合金动态应力-应变曲线45-53
- 5.2.2 FSP 处理后 AZ31 镁合金冲击变形组织变化53-63
- 5.3 本章小结63-64
- 结论64-65
- 参考文献65-68
- 致谢68-69
- 攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文69
【参考文献】
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本文编号:797119
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