往复挤压快速凝固Mg-6.0%Zn-1.0%Y-0.6%Ce-0.6%Zr（wt%）合金的疲劳性能

论文摘要

通过快速凝固（RS）、往复挤压（RE）、单次挤压（EX）工艺制备了Mg-6.0%Zn-1.0%Y-0.6%Ce-0.6%Zr（wt%）合金（下简称“快速凝固挤压镁合金”）。利用OM、SEM等方法分析了合金的组织与相组成,测试了合金的室温力学性能及其疲劳性能,分析了合金的疲劳断口形貌,得到以下主要结论:1、与常规凝固合金相比,快速凝固挤压镁合金的组织得到细化,合金中二次相更加均匀的分布于基体中。合金的硬度值HV5、抗拉强度和延伸率分别为88.0 kg╱mm2,348MPa和20%。2、快速凝固挤压镁合金对应106循环周次时的疲劳极限为159.2MPa,为其抗拉强度的46%,此比值较其它种类镁合金高。3、快速凝固挤压镁合金疲劳源主要在表面形成。表面与近表面处的第二相或夹杂物、缺陷等容易成为疲劳起始的核心,但未发现试样内部的夹杂或第二相成为疲劳核心或显著影响裂纹的传播方向。疲劳裂纹扩展区由小的平面状断面组成,但微观上没有发现疲劳辉纹的存在。瞬断区特征与静载下拉伸断口相似。4、快速凝固挤压镁合金的细小晶粒、Zn、Zr等原子固溶到基体中产生的固溶强化、强化相颗粒的第二相强化等均可有效的提高快速凝固挤压镁合金的抗疲劳强度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 Mg-Zn-Re系合金
• 1.3 快速凝固和往复挤压技术
• 1.4 金属材料的疲劳性能
• 1.4.1 疲劳研究的历史发展
• 1.4.2 疲劳的有关定义及分类
• 1.4.3 疲劳裂纹的萌生与扩展
• 1.4.4 材料的S-N曲线
• 1.4.5 国内外疲劳研究情况与发展
• 1.5 镁合金的疲劳性能
• 1.5.1 镁合金疲劳性能的研究现状
• 1.5.2 镁合金疲劳的影响因素与改进方法
• 1.6 总结
• 2 研究内容与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验用镁合金材料
• 2.1.2 实验材料的制备
• 2.2 技术路线
• 2.3 实验内容
• 2.3.1 金相组织观察
• 2.3.2 力学性能测试
• 2.3.3 疲劳实验
• 2.3.4 扫描电镜分析
• 3 微观组织与常规力学性能研究
• 3.1 CT-66组织与RE-2-EX-RS-66的金相显微组织
• 3.2 力学性能
• 3.2.1 显微硬度
• 3.2.2 拉伸性能
• 3.3 小结
• 4 RE-2-EX-RS-66合金的疲劳性能
• 4.1 疲劳试验结果的记录
• 4.2 RE-2-EX-RS-66合金的疲劳极限
• 4.2.1 实验数据
• 4.2.2 疲劳极限的计算
• 4.3 分布函数的验证
• 4.3.1 正态分布函数
• 4.3.2 威布尔分布函数
• 4.3.3 RE-2-EX-RS-66合金疲劳数据的正态分布验证
• 4.4 S-N曲线与P-S-N曲线
• 4.4.1 实验数据
• 4.4.2 RE-2-EX-RS-66合金的S-N曲线
• 4.4.3 RE-2-EX-RS-66合金的P-S-N曲线
• 4.5 疲劳极限与抗拉强度的关系
• 4.6 小结
• 5 疲劳断口与疲劳机理分析
• 5.1 宏观断口分析
• 5.2 微观断口分析
• 5.2.1 疲劳源
• 5.2.2 裂纹扩展区
• 5.2.3 瞬时断裂区
• 5.3 疲劳损伤机理探讨
• 5.4 RE-EX-RS工艺提高合金疲劳性能的机理
• 5.5 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在校期间发表的学术论文