挤压变形高性能镁铝镍合金的显微组织和力学性能

论文摘要

与铸造镁合金相比,挤压变形镁合金更具发展前途与潜力,通过变形可以生产尺寸多样的板、棒、管、型材及锻件产品,并且可以通过材料组织的控制与热处理工艺的应用,获得比铸造镁合金更高的强度、更好的延展性、以及更多样化的力学性能,从而满足更多构件的需要,进一步扩展镁合金的应用领域。因此,开发新型高性能挤压变形镁合金已成为当今镁合金研究领域的热点之一。通过熔炼、浇注和热挤压制备了不同Al含量的Mg-xAl-3%Ni合金,并在挤压变形后对不同Al含量的Mg-xAl-3%Ni合金进行了固溶+时效处理,并研究了热处理对挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的显微组织、力学性能和断裂行为的影响规律。显微组织观察表明,经过固溶+时效处理后的挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的晶粒比原始挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的晶粒明显粗化。室温及150℃和200℃拉伸实验结果表明,固溶+时效处理尽管可提高挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的室温伸长率,但却导致挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的抗拉强度、屈服强度以及高温伸长率降低。且随着拉伸温度的升高,挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的抗拉强度和屈服强度不断降低,而伸长率则逐渐升高。低周疲劳实验结果表明,不同含Al量的挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金均呈现明显的循环应变硬化,且挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的塑性应变幅、弹性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间分别服从Coffin-Manson和Basquin公式;在四种不同含Al量不同的挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金中,以挤压变形Mg-5%Al-3%Ni合金的疲劳寿命最长,其疲劳抗力最高。断口分析结果表明,拉伸加载条件下,挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的拉伸断口呈现明显的韧性断裂特征;而经固溶+时效处理的挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金则呈现韧性和脆性混合断裂特征;低周疲劳加载条件下,合金的低周疲劳裂纹均是以穿晶方式萌生于试样表面,并以穿晶方式扩展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 镁合金概述
• 1.2 挤压变形镁合金的研究、开发与应用
• 1.3 挤压变形镁合金的强化原理
• 1.4 挤压变形对镁合金组织和性能的影响
• 1.5 镁合金的疲劳
• 1.6 课题的提出
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验内容及方法
• 2.3.1 合金熔炼
• 2.3.2 合金的挤压变形
• 2.3.3 拉伸和疲劳试样的制备
• 2.3.4 热处理
• 2.3.5 显微组织观察
• 2.3.6 拉伸实验
• 2.3.7 低周疲劳实验
• 2.3.8 拉伸和疲劳断口形貌观察
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的显微组织及力学性能
• 3.1.1 挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的显微组织及分析
• 3.1.2 挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的拉伸性能及分析
• 3.1.3 挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的拉伸断裂行为
• 3.2 热处理对挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金显微组织及拉伸性能的影响
• 3.2.1 固溶+时效处理对挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金显微组织的影响
• 3.2.2 固溶+时效处理对挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金拉伸性能的影响
• 3.2.3 经固溶+时效处理的挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的拉伸断裂行为
• 3.3 挤压变形Mg-xAl-3%Ni合金的低周疲劳行为
• 3.3.1 循环应力响应行为
• 3.3.2 低周疲劳寿命行为
• 3.3.3 循环应力-应变行为
• 3.3.4 疲劳断口形貌观察与分析
• 3.3.5 讨论
• 第四章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢