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等通道角变形（ECAP）对纯镁的阻尼性能与力学性能的影响

2020-11-29阅读(917)

等通道角变形（ECAP）对纯镁的阻尼性能与力学性能的影响

论文摘要

本文采用等通道角挤压（ECAP）对挤压态纯镁在150°C至350°C温度范围内进行了不同道次的塑性变形。采用光学显微镜和透射电子显微镜研究了挤压态纯镁ECAP变形前后的显微组织变化,采用X射线衍射和EBSD（电子背散射）对ECAP变形前后纯镁的织构演变进行了分析,采用拉伸试验机对ECAP变形前后纯镁的室温拉伸性能进行了测试,采用机械动态分析仪（DMA-Q800）测试了ECAP变形前后纯镁的阻尼性能。挤压态纯镁晶粒度约为50μm,经低温ECAP变形后纯镁晶粒可细化到3μm,其晶界极其不规则,存在大量具有高密度位错的亚晶组织。随着ECAP变形温度的升高,再结晶越来越充分,各道次晶粒变化不明显,但晶粒逐渐趋于等轴,位错密度逐步降低。由于受到晶粒度和织构双重因素的影响,ECAP变形后纯镁的屈服强度随着变形道次和变形温度的升高逐渐降低,而延伸率逐步提高。250°C下ECAP变形6道次纯镁的晶粒由于出现了双峰分布,其延伸率达到28%,而且强度也没有损失。对纯镁的阻尼-应变谱研究表明,挤压态纯镁经ECAP后,低应变下阻尼升高,而高应变下阻尼降低;随着ECAP变形道次的增加,与应变振幅无关的阻尼逐渐升高,临界脱钉应变降低;随退火温度升高和时间的延长,与应变振幅无关的阻尼先降低后又升高。晶粒尺寸、晶界状态、溶质原子分布以及织构均对纯镁的阻尼性能有影响,凡是能提高位错密度和长度、增加位错可动性的方法都可以提高纯镁的阻尼性能。对纯镁与应变振幅相关的阻尼进行G-L曲线拟合,发现其偏离了直线,说明可能还有阻尼的其它影响因素,如孪晶、晶界滑移等。对纯镁的阻尼-温度谱研究发现,在70250°C温度区间ECAP变形后纯镁的阻尼性能要比挤压态的高出很多。各种缺陷对材料的高温阻尼性能均有贡献。本文主要发现3个阻尼峰:低温峰P1经退火后变得明显,其激活能为93kJ/mol,为溶质原子拖曳位错在基面滑移的阻尼峰。P2阻尼峰与晶界状态紧密相关,其激活能介于晶界扩散激活能和体扩散激活能之间,为晶界滑移峰;P3与纯镁内部存储的变形能有关,为再结晶峰。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究的目的和意义
  • 1.2 镁合金阻尼研究进展
  • 1.2.1 阻尼的定义
  • 1.2.2 阻尼的产生机理
  • 1.2.3 镁合金阻尼性能的影响因素
  • 1.3 等通道挤压（ECAP）研究进展
  • 1.3.1 等通道角挤压工艺原理
  • 1.3.2 等通道角挤压工艺路径
  • 1.3.3 等通道角挤压对镁合金组织与性能的影响
  • 1.4 本文主要研究内容
  • 第2章 试验材料与试验方法
  • 2.1 试验材料
  • 2.2 试验流程
  • 2.3 试验方法
  • 2.3.1 热挤压
  • 2.3.2 ECAP 变形
  • 2.3.3 阻尼性能测试
  • 2.3.4 拉伸实验
  • 2.3.5 光学显微组织观察
  • 2.3.6 TEM 组织观察
  • 2.3.7 EBSD 测试
  • 2.3.8 X 射线衍射分析
  • 第3章 ECAP 变形前后纯镁的显微组织及室温力学性能
  • 3.1 ECAP 变形工艺对挤压态纯镁微观组织的影响
  • 3.1.1 常规挤压后纯镁的显微组织
  • 3.1.2 纯镁在250°C 下ECAP 变形后的显微组织
  • 3.1.3 纯镁在300°C 下ECAP 变形后的显微组织
  • 3.1.4 纯镁在350°C 下ECAP 变形后的显微组织
  • 3.1.5 纯镁在135°模具下ECAP 变形后的显微组织
  • 3.2 退火工艺对挤压态和ECAP 变形纯镁微观组织的影响
  • 3.2.1 退火对挤压态纯镁微观组织的影响
  • 3.2.2 退火对ECAP 变形纯镁微观组织的影响
  • 3.3 挤压态纯镁ECAP 变形前后及退火后的织构变化
  • 3.3.1 挤压态纯镁ECAP 变形前后的织构变化
  • 3.3.2 挤压态及ECAP 变形后纯镁经退火后的织构变化
  • 3.4 挤压态纯镁ECAP 变形前后的室温力学性能
  • 3.4.1 纯镁在250°C 下ECAP 变形后的力学性能
  • 3.4.2 纯镁在300°C 下ECAP 变形后的力学性能
  • 3.4.3 纯镁在350°C 下ECAP 变形后的力学性能
  • 3.4.4 纯镁在135°模具下ECAP 变形后的力学性能
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 ECAP 变形前后纯镁在室温下的阻尼性能
  • 4.1 ECAP 变形前后纯镁的室温阻尼性能
  • 4.1.1 纯镁在250°C 下ECAP 变形后的室温阻尼性能
  • 4.1.2 纯镁在300°C 下ECAP 变形后的室温阻尼性能
  • 4.1.3 纯镁在350°C 下ECAP 变形后的室温阻尼性能
  • 4.1.4 纯镁在135°模具下ECAP 变形后的室温阻尼性能
  • 4.2 挤压态及ECAP 变形纯镁经退火后的室温阻尼性能
  • 4.2.1 挤压态纯镁经退火后的室温阻尼性能
  • 4.2.2 200°C ECAP 变形6 道次纯镁经退火后的室温阻尼性能
  • 4.3 纯镁的室温阻尼性能与力学性能的关系
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 ECAP 变形前后纯镁在高温下的阻尼性能
  • 5.1 材料中的驰豫过程与激活能计算
  • 5.2 纯镁ECAP 变形前后的高温阻尼性能
  • 5.2.1 纯镁在250°C 下ECAP 变形后的高温阻尼性能
  • 5.2.2 纯镁在其他温度下ECAP 变形后的高温阻尼性能
  • 5.3 挤压态及ECAP 变形纯镁经退火后的高温阻尼性能
  • 5.3.1 挤压态纯镁经退火后的高温阻尼性能
  • 5.3.2 200°C ECAP 变形6 道次纯镁经过退火后的高温阻尼性能
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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