Er、Zn及挤压变形对Mg-0.6Zr合金力学性能和阻尼行为的影响

论文摘要

本文以Mg-0.6Zr合金为研究对象,采用Er、Zn合金化、挤压变形及退火等试验方法,研究了Mg-Zr系合金在不同处理状态下的力学性能和阻尼行为;采用OM、TEM、SEM、MFIFA等仪器对Mg-Zr系合金的观察与测试,较为深入地分析了其强化机制和阻尼机制,并结合K-G-L模型探讨了位错阻尼与频率、振幅的相关性,实验结果表明:1、加入0.6 wt%Er+1 wt%Zn,显著细化了Mg-0.6Zr合金的铸态组织。晶界处存在含Mg、Er、Zn的质点,尺寸约为0.1μm,呈不连续分布状,在凝固过程中减缓枝晶的生长并在其它加工状态下钉扎位错、晶界,从而稳定Mg-0.6Zr合金的铸态和挤压态的组织,抑制合金的晶粒长大,使得Mg-0.6Zr-0.6Er-1Zn合金铸态晶粒尺寸为～60μm;经280℃挤压后晶粒尺寸减小至～6μm;在400℃挤压过程中的晶粒长大程度较Mg-0.6Zr合金小。2、加入0.6 wt%Er+1 wt%Zn,使得铸态Mg-0.6Zr-0.6Er-1Zn合金抗拉强度、屈服强度、伸长率分别达到198.8 MPa、83.0 MPa和22.5%,均匀化后经280℃挤压（挤压比为25）其抗拉强度、屈服强度、伸长率分别达到232.5 MPa、147.8 MPa和23.3%,较Mg-0.6Zr均有不同程度的提高。其铸态合金在2×10-2应变条件下的阻尼值达到～48 S.D.C%,属于高阻尼范畴。3、Mg-Zr系合金阻尼行为符合K-G-L位错钉扎模型。低频时合金在低振幅状态下内耗与频率呈线性相关性,高振幅状态下合金阻尼形式为静态滞后型,内耗与频率几乎无相关性;在10Hz下应变振幅与合金的内耗有一定的相关性,应变提高,合金的阻尼性能变好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 镁合金的强化机制
• 1.2.1 固溶强化
• 1.2.2 细晶强化
• 1.2.3 第二相强化
• 1.3 镁的合金化设计
• 1.3.1 镁的合金化影响因素
• 1.3.2 合金元素在镁中的作用
• 1.4 金属材料的阻尼及其机制
• 1.4.1 材料的阻尼
• 1.4.2 材料阻尼性能的表征
• 1.4.3 金属材料的阻尼机制
• 1.5 高强高阻尼镁合金的研究进展
• 1.5.1 镁合金的阻尼研究进展
• 1.5.2 Mg-Zr系阻尼合金的研究进展
• 1.6 本论文研究的目的、内容、意义
• 第二章 实验方案与过程
• 2.1 实验方案
• 2.2 试验材料的制备
• 2.2.1 熔炼与铸造
• 2.2.2 均匀化处理
• 2.2.3 固溶和时效
• 2.2.4 变形及其热处理
• 2.3 显微组织观察与性能检测
• 2.3.1 显微组织观察
• 2.3.2 显微硬度测试
• 2.3.3 力学性能测试
• 2.3.4 阻尼性能测试
• 第三章 Er、Zn对铸态Mg-0.6Zr合金显微组织和力学性能影响的研究
• 3.1 Er、Zn对铸态Mg-0.6Zr合金显微组织的影响
• 3.1.1 铸态组织
• 3.1.2 Er、Zn在铸态组织中的存在形式和作用
• 3.2 Er、Zn对铸态Mg-0.6Zr合金力学性能的影响
• 3.3 热处理对铸态Mg-0.6Zr-0.6Er-1Zn合金力学性能的影响
• 3.4 分析与讨论
• 3.4.1 Er、Zn对合金组织细化影响机制的分析与讨论
• 3.4.2 Er、zn对合金强度影响机制的分析与讨论
• 3.4.3 Er、Zn对合金塑性影响机制的分析与讨论
• 3.5 本章小结
• 第四章 Er、Zn及挤压变形对Mg-0.6Zr合金显微组织和力学性能的影响
• 4.1 实验结果
• 4.1.1 Mg-Zr系合金挤压及其退火处理后的显微组织
• 4.1.2 不同挤压温度对Mg-Zr系合金显微组织的影响
• 4.1.3 Mg-Zr系合金挤压及其退火后的力学性能和断口形貌
• 4.2 分析与讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 Mg-Zr系合金阻尼机制的研究与Mg-0.6Zr-0.6Er-1Zn合金材料的应用
• 5.1 Mg-Zr系合金频率与内耗的相关性的研究
• 5.1.1 Mg-Zr系合金低振幅状态下内耗与频率的相关性
• 5.1.2 Mg-Zr系合金高振幅状态下内耗与频率的相关性
• 5.2 Mg-Zr系合金低频状态下内耗与应变振幅的相关性
• 5.3 分析与讨论
• 5.4 Mg-0.6Zr-0.6Er-1Zn材料的应用
• 5.4.1 A型型材
• 5.4.2 减振器
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表相关论文及参与的科研项目