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等通道转角挤压对Mg-Zn-Zr-Gd合金疲劳行为的影响

作　者: 郭晟
导　师: 李锋
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: 镁合金等通道转角挤压显微组织疲劳寿命疲劳裂纹
分类号: TG379
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 20次
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内容摘要

等通道转角挤压(ECAP)能在不改变材料截面积的前提下通过剧烈的纯剪切塑性变形,大幅度的细化晶粒引起越来越多的关注,而镁合金作为最轻的工程结构材料之一,在工业生产当中也呈现出广阔的应用前景。为此,本文主要研究了等通道转角挤压Mg-5%Zn-0.6%Zr-3%Gd合金的显微组织和低周疲劳性能,并利用扫描电子显微镜对其疲劳断口进行观察,确定经过等通道转角挤压处理的Mg-5%Zn-0.6%Zr-3%Gd合金的疲劳断裂机理。结果表明,等通道转角挤压能够大幅度的细化晶粒,经过一道次等通道转角挤压处理后Mg-5%Zn-0.6%Zr-3%Gd合金的平均晶粒尺寸大约为2μm左右,经过二道次等通道转角挤压处理后Mg-5%Zn-0.6%Zr-3%Gd合金的平均晶粒尺寸大约为0.5μm左右。另外,结果发现经过不同道次和路径(A、BC、C)等通道转角挤压处理的Mg-5%Zn-0.6%Zr-3%Gd合金在可表现为循环应变硬化、循环稳定和循环应变软化。总体来说,经过二道次A路径等通道转角挤压的Mg-5%Zn-0.6%Zr-3%Gd合金在绝大多数的外加总应变幅下均表现出最长的疲劳寿命。此外,经过不同道次和路径等通道转角挤压的Mg-5%Zn-0.6%Zr-3%Gd合金的弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的反向循环周次之间的关系表现为单斜率线性行为,并分别服从Basquin和Coffin-Manson公式。在总应变控制的疲劳加载条件下,经过不同道次和路径等通道转角挤压的Mg-5%Zn-0.6%Zr-3%Gd合金的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。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-20
  1.1 镁合金概述  9-10
  1.2 等通道转角挤压技术  10-15
    1.2.1 等通道转角挤压技术介绍  10
    1.2.2 等通道转角挤压工艺原理  10-12
    1.2.3 等通道转角挤压对材料组织与性能的影响  12-13
    1.2.4 等通道转角挤压的研究现状  13-15
  1.3 镁合金的疲劳  15-19
    1.3.1 镁合金疲劳的研究现状  15-16
    1.3.2 镁合金疲劳裂纹的萌生和扩展机制  16-17
    1.3.3 影响镁合金疲劳的因素  17-19
  1.4 本课题的提出的意义  19-20
第二章实验材料、设备及方法  20-24
  2.1 实验材料  20
  2.2 实验设备  20-21
  2.3 实验方法  21-24
    2.3.1 镁合金的熔炼  21
    2.3.2 镁合金的热挤压  21
    2.3.3 镁合金的等通道转角挤压  21-22
    2.3.4 等通道转角挤压镁合金的显微组织观察  22
    2.3.5 等通道转角挤压镁合金的低周疲劳实验  22-23
    2.3.6 等通道转角挤压镁合金的疲劳断口形貌观察  23-24
第三章实验结果分析  24-44
  3.1 等通道转角挤压Mg-Zn-Zr-Gd 合金的显微组织  24-27
  3.2 等通道转角挤压Mg-Zn-Zr-Gd 合金的低周疲劳行为  27-41
    3.2.1 循环应力响应曲线  27-33
    3.2.2 总应变幅与低周疲劳寿命关系曲线  33-34
    3.2.3 应变幅-载荷反向周次关系曲线和循环应力-应变曲线  34-39
    3.2.4 等通道转角挤压道次和路径与疲劳寿命关系曲线  39-41
  3.3 等通道转角挤压Mg-Zn-Zr-Gd 合金低周疲劳断口形貌观察与分析  41-44
第四章讨论  44-48
  4.1 等通道转角挤压温度的选择  44-46
  4.2 循环应力响应行为  46
  4.3 疲劳断裂行为  46-48
第五章结论  48-49
参考文献  49-52
在学研究成果  52-53
致谢  53

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