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Mg-Al-Mn（-RE）压铸镁合金低周疲劳行为研究

作　者: 李红
导　师: 吴伟
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: 压铸 镁合金 低周疲劳 疲劳寿命
分类号: TG136.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


镁合金是一种非常适合于压铸的轻质金属材料,质量好、生产效率高、加工成本低是镁合金压铸件的主要优点,也是目前材料研究的热点之一。疲劳失效是材料主要的一种破坏形式,因此,研究压铸镁合金的低周疲劳行为具有一定的实用价值。本文针对不同处理状态的Mg-Al-Mn-Gd合金和Mg-Al-Mn-Ce合金的低周疲劳行为进行研究,进而为压铸镁合金的抗疲劳理论提供可靠的依据。显微组织观察表明:时效处理后的Mg-Al-Mn-Gd压铸镁合金的显微组织分布均匀,且较细小的Mg17Al12相在晶界处大量析出,同时在晶内析出Mg3Gd相。时效后的Mg-Al-Mn-Ce压铸镁合金也有较多的第二相沿晶界析出。低周疲劳试验结果表明:不同处理状态Mg-Al-Mn-Gd和Mg-Al-Mn-Ce合金均表现为循环应变硬化;Mg-Al-Mn-Gd压铸镁合金,在相同的外加总应变幅下,时效态较压铸态合金表现出更高的疲劳寿命,但是硬化程度与外加总应变幅和合金的处理状态有关;在较低的外加总应变幅下（△εt/2≤0.5%）,时效处理可导致Mg-Al-Mn-Gd压铸镁合金的循环应力幅升高;在较高的外加总应变幅下（△εt/2≥0.6%）,时效处理对Mg-Al-Mn-Gd压铸镁合金的循环应力幅影响不大甚至会降低合金的循环应力幅;Mg-Al-Mn-Ce压铸镁合金,在相同外加总应变幅下,时效态合金的疲劳寿命低于压铸态合金;不同处理状态的Mg-Al-Mn-Gd和Mg-Al-Mn-Ce合金的弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述,同时其循环应力幅与塑性应变幅之间均呈线性关系;通过压铸镁合金疲劳断口形貌的观察结果表明,在总应变幅控制的疲劳加载条件下,不同处理状态下的Mg-Al-Mn-Gd和Mg-Al-Mn-Ce合金的疲劳裂纹均在试样表面萌生并且裂纹是通过穿晶方式扩展。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 镁合金的特点及应用  10-11
    1.1.1 镁合金的分类及特点  10
    1.1.2 镁合金的应用现状  10-11
  1.2 压铸镁合金概况  11-15
    1.2.1 常用压铸镁合金及其各元素的作用  11-13
    1.2.2 国内外应用的压铸镁合金  13-14
    1.2.3 压铸镁合金的性能特点及其优势  14-15
  1.3 压铸镁合金的理论研究现状  15-18
  1.4 镁合金中稀土的应用  18-19
  1.5 材料的疲劳  19-20
  1.6 镁合金疲劳行为研究现状  20-21
  1.7 课题研究的内容及意义  21-22
第二章 实验方法及内容  22-25
  2.1 实验主要设备及材料  22
    2.1.1 材料的制备  22
    2.1.2 实验设备  22
  2.2 实验内容与方法  22-25
    2.2.1 镁合金的熔炼  22-23
    2.2.2 镁合金的压铸  23
    2.2.3 热处理工艺  23
    2.2.4 合金显微组织观察  23-24
    2.2.5 拉伸性能测试  24
    2.2.6 低周疲劳性能测试  24
    2.2.7 合金断口形貌观察  24-25
第三章 实验结果与分析  25-45
  3.1 不同处理状态下Mg-Al-Mn-Gd 压铸镁合金显微组织和力学性能  25-27
    3.1.1 Mg-Al-Mn-Gd 压铸镁合金的显微组织与分析  25-26
    3.1.2 Mg-Al-Mn-Gd 压铸镁合金拉伸试验  26
    3.1.3 Mg-Al-Mn-Gd 压铸镁合金拉伸断口形貌分析  26-27
  3.2 不同处理状态下Mg-Al-Mn-Gd 压铸镁合金的低周疲劳行为  27-36
    3.2.1 不同处理状态下Mg-Al-Mn-Gd 压铸镁合金的循环应力响应行为  27-29
    3.2.2 热处理对Mg-Al-Mn-Gd 压铸镁合金的循环应力响应行为的影响  29-30
    3.2.3 不同处理状态下Mg-Al-Mn-Gd 压铸镁合金的疲劳寿命行为  30-32
    3.2.4 热处理对Mg-Al-Mn-Gd 压铸镁合金的疲劳寿命影响  32-33
    3.2.5 Mg-Al-Mn-Gd 压铸镁合金的循环应力-应变行为  33-34
    3.2.6 Mg-Al-Mn-Gd 压铸镁合金的疲劳断口形貌观察与分析  34-36
  3.3 不同处理状态下Mg-Al-Mn-Ce 压铸镁合金显微组织和力学性能  36-38
    3.3.1 Mg-Al-Mn-Ce 压铸镁合金的显微组织与分析  36-37
    3.3.2 Mg-Al-Mn-Ce 压铸镁合金拉伸试验  37
    3.3.3 Mg-Al-Mn-Ce 压铸镁合金拉伸断口分析  37-38
  3.4 不同处理状态下Mg-Al-Mn-Ce 压铸镁合金的低周疲劳行为  38-45
    3.4.1 不同处理状态下Mg-Al-Mn-Ce 压铸镁合金的循环应力响应行为  38-39
    3.4.2 热处理对Mg-Al-Mn-Ce 压铸镁合金的循环应力响应行为的影响  39-40
    3.4.3 不同处理状态下Mg-Al-Mn-Ce 压铸镁合金的疲劳寿命行为  40-41
    3.4.4 热处理对Mg-Al-Mn-Ce 压铸镁合金的疲劳寿命影响  41-42
    3.4.5 Mg-Al-Mn-Ce 压铸镁合金的循环应力—应变行为  42-43
    3.4.6 Mg-Al-Mn-Ce 压铸镁合金的疲劳断口形貌观察与分析  43-45
第四章 讨论  45-49
  4.1 压铸镁合金的时效处理  45
  4.2 压铸镁合金的循环应力响应行为分析  45-46
  4.3 压铸镁合金的疲劳寿命行为  46-47
  4.4 低周疲劳裂纹萌生和扩展行为  47-49
第五章 结论  49-50
参考文献  50-53
在学研究成果  53-54
致谢  54

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 特种工艺性质合金 > 铸造合金
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