AZ80镁合金晶粒尺寸和第二相体积分数与力学性能的关系

摘要

镁合金作为最轻的金属结构材料,在国防军工、航天航空以及电子通讯等工业领域有着举足轻重的作用.AZ镁合金是各种商品镁合金中最早使用、最广泛的镁合金,但是镁合金中晶界处的β相直接破坏了金属的连续性,在后续塑性成形过程中容易形成应力集中或裂纹损伤,进而使镁合金产品的疲劳寿命缩短、力学性能下降.理论上固溶热处理和第二相析出强化可以大幅度提高镁合金的性能. 本文进行了固溶处理、时效处理等热处理实验.并通过金相显微镜观察、晶粒尺寸及第二相体积分数计算、XRD衍射分析、拉伸试验以及布氏硬度测定,得出以下结论: (1)AZ80镁合金的抗拉强度随着晶粒尺寸的减小而增大,断后伸长率随着晶粒尺寸的增大而增大,硬度随着晶粒尺寸的减小而增大.经过Origin软件数学拟合计算,拟合后的数学方程为Rm=-0.7817×d+342.4;A=0.1754×d+14.45;HB=-0.6043×d+85.42. (2)AZ80镁合金的抗拉强度随着第二相体积分数的增加呈现上升趋势,而后逐渐趋于稳定;断后伸长率随着第二相体积分数的增大而呈现下降趋势,而后趋于稳定;硬度随着第二相体积分数的增加而增大;经过Origin软件数学拟合计算,拟合后的数学关系为Rm=336.1×φ+1315/φ+4.418;A=0.004×φ2-0.39×φ+20.39;HB=0.3589×φ+72.46. (3)AZ80镁合金的抗拉强度随着晶粒尺寸的减小以及第二相体积分数的增加而增大;断后伸长率随着晶粒尺寸的增大以及第二相体积分数的减小而增加,硬度随着晶粒尺寸的减小以及第二相体积分数的增加呈现周期性变化,经过Origin软件数学拟合计算,拟合后的数学关系为:Rm=Z0+A01×φ+B01×d+B02×d2+B03×d3/1+A1×φ+A2×φ2+A3×φ3+B1×d+B2×d2,其中Z0=30.23,A01=3.34,B01=51.07,B02=-2.24,B03=0.021,A1=0.006,A2=0.0002,A3=-0.000002,B1=0.042,B2=-0.002;A=Z0+a×φ+b×d+c×d2+d0×φ2,其中Z0=22.54,a=-0.4,b=-0.07,c=0.003,d0=0.001;HB=Z0+acos〔φ/w1〕+bsin〔φ/w1〕+ccos〔d/w2〕+d0sin〔d/w2〕,其中Z0=132.7,a=-5.36,b=4.54,c=-43.6,d0=-30.8,w1=7.8,w2=27.8. (4)时效温度低于140℃时,第二相主要从晶界附近处以非连续析出方式析出,低于160℃时,第二相发生晶内的连续析出和晶界处的非连续析出,高于180℃时,晶界处的第二相迅速集聚长大,并向晶内延伸. (5)固溶温度为430℃,固溶时间为5h时,固溶效果最好,抗拉强度为323.21MPa,硬度值为68.76HB,断后伸长率为20.08%;时效处理,经过第二相强化,抗拉强度达到344.4MPa,硬度达到86.63HB,断后伸长率缩小至10.3%.

目录

声明

1绪论

1.1 前言

1.2镁及镁合金概述

1.2.1镁的特性

1.2.2镁合金的特点

1.3镁合金的热处理工艺

1.3.1 镁合金的固溶处理

1.3.2 镁合金的时效处理

1.4 镁合金的塑性变形的研究现状

1.5 AZ80镁合金研究现状

1.6 本课题研究的背景与内容

1.6.1 本课题研究的背景

1.6.2 本课题的研究内容

2实验

2.1 实验材料及实验方案

2.2 热处理实验

2.2.1 实验目的及实验步骤

2.2.2 实验设备及工艺参数

2.3 拉伸实验

2.3.1 拉伸试样的制备

2.3.2 实验设备及参数

2.4 金相实验

2.5 X射线衍射实验

2.6宏观硬度实验

3 晶粒尺寸与AZ80镁合金力学性能的关系

3.1 原始挤压态AZ80显微组织

3.2 固溶处理结果

3.3 X射线衍射实验结果

3.4 不同固溶工艺下拉伸实验结果

3.5 不同固溶工艺下硬度实验结果

3.6 固溶处理后晶粒尺寸与AZ80镁合金力学性能的数学关系

3.6.1 固溶处理后晶粒尺寸与AZ80镁合金力学性能的关系散点图

3.6.2 固溶处理后晶粒尺寸与AZ80镁合金力学性能之间的关系分析

3.6.3 回归相关性分析

3.6.4 晶粒尺寸与AZ80镁合金力学性能的关系分析

3.7 本章小结

4 第二相体积分数与AZ80镁合金力学性能的关系

4.1 固溶+时效处理结果

4.2 X射线衍射实验结果

4.3 不同时效工艺下的拉伸试验结果

4.4 宏观硬度实验

4.5 第二相体积分数与AZ80镁合金力学性能的数学关系

4.5.1 第二相体积分数与AZ80镁合金力学性能的关系散点图

4.5.2 第二相体积分数与力学性能之间的数学关系分析

4.5.3 回归方程相关性分析

4.5.4 第二相体积分数与力学性能的关系分析

4.6 本章小结

5 晶粒尺寸和第二相体积分数与AZ80镁合金力学性能的关系

5.1 晶粒尺寸和第二相体积分数与AZ80镁合金力学性能的关系散点图

5.2 晶粒尺寸和第二相体积分数与AZ80镁合金力学性能的数学方程拟定

5.3 相关性分析

5.4 晶粒尺寸和第二相体积分数与AZ80镁合金力学性能的关系分析

5.5 本章小结

6 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文成果

致谢