AZ80镁合金晶粒尺寸与第二相对力学性能影响规律的研究

摘要

镁及镁合金是目前最轻的金属结构材料，密度只有1.74g/cm3，具有低密度、比刚度和高比强度、阻尼减震性好、导热性好等优点，且在航空、航天、汽车、电子计算机、通讯和家用电器等行业得到广泛应用，被誉为“21世纪绿色工程结构材料”。变形镁合金是未来空中运输、陆上交通以及军工领域的重要结构材料，许多板材、棒材、管材等变形镁合金是无法用铸造产品代替的。
　　本课题通过把变形和热处理这两种改善材料性能的有效方式结合起来，对目前研究尚不充分但很有潜力的AZ80变形镁合金进行热处理实验、金相实验、XRD衍射分析实验以及力学性能测试实验，得出结论如下：
　　(1)AZ80镁合金屈服强度跟随平均晶粒尺寸的增大而减小，且通过验证，屈服强度与平均晶粒尺寸显著线性相关，符合Hall-Petch关系，得出k(1)=373.41，σ0(1)=94.11，而抗拉强度与硬度与之不相符。还有，随着晶粒尺寸的增大伸长率也在不断增加，拟定线性方程δ=σ0d+pd2，通过分析，伸长率与晶粒尺寸显著线性相关，并计算得出p=0.007，σ0d=5.08。
　　(2)AZ80镁合金低于160℃时效析出的第二相以颗粒状分布在α-Mg基体上，高于160℃时效析出的第二相会在基体上聚集以条状或片层状占据大部分晶粒。
　　(3)AZ80镁合金在“T6-1态”的屈服、抗拉强度跟随第二相平均间距的减小而增大，通过验证，屈服强度与第二相间距显著线性相关且符合σ=σ0+kλ-1关系且计算得出k(5)=19.39，σ0(5)=150.76，抗拉强度也与第二相间距显著线性相关且符合σ=σ0+kλ-1关系且计算得出k(6)=43.07，σ0(6)=248.93，而硬度与之不相符。另外，伸长率随着β相间距的增大而增加，拟定线性方程δ=σ0λ+mλ，通过分析，伸长率与第二相平均间距显著线性相关，且经计算得出m=1.69，σ0λ=9.56。在“T6-2态”下通过力学性能对第二相体积分数的影响曲线分析，拟定线性关系式σ=σ0+kζ1/2，经线性相关性分析，抗拉强度与第二相体积分数显著线性相关，计算得出k(10)=6.22，σ0(10)=278.84，而屈服强度及硬度与体积分数不存在线性关系。因伸长率则随着体积分数增大而下降，拟定线性方程δ=σ0ζ+nζ-1/2，经分析，伸长率与体积分数显著线性相关，且计算得出n=9.98，σ0ζ=6.67。
　　本次研究成果对AZ80镁合金力学性能与晶粒尺寸、第二相间距及第二相体积分数之间的相互关系在今后的实际应用中有一定的指导意义。

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1. 绪 论

1.1 镁历史及其应用

1.2 镁的合金化

1.3 镁合金的分类

1.4 镁合金的特性及应用

1.5 镁合金塑性成形机制

1.6 镁合金强化及其原理

1.7 镁合金第二相脱溶机制

1.8 AZ80变形镁合金的研究现状

1.9 本课题研究的背景、方法与目的

2. 实验方法及过程

2.1 实验材料及方案

2.2 热处理实验

2.3 拉伸实验

2.4 金相实验

2.5 X射线衍射实验

2.6 宏观硬度实验

3. 实验结果

3.1 金相实验结果

3.2 X射线衍射实验结果

3.3 力学拉伸实验结果

3.4 宏观硬度实验结果

3.5 本章小结

4. 分析与讨论

4.1 T4态晶粒尺寸对力学性能的影响规律及线性关系的确定

4.2“T6-1态”第二相的平均间距对力学性能的影响及线性关系的确定

4.3“T6-2态”第二相体积分数比对力学性能的影响及线性关系的确定

4.4 本章小结

5. 结 论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢