搅拌摩擦加工AZ31镁合金晶粒尺寸和力学性能的关系

摘要

搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,简称FSP)作为一种新颖而又具有发展潜力的微观组织改性方法,目前已成功应用于制备铝合金、镁合金、铜合金等细晶及超细晶材料。随着镁合金应用领域的扩大,FSP细晶及超细晶镁合金的变形行为日益受到人们的关注。
　　本文对AZ31镁合金进行了FSP实验,在空气和循环水冷却介质下,选择搅拌头旋转速度为475-1500rpm,加工速度为30-150mm/min。利用 OM、SEM、Instron-5848微型电子万能试验机等对 FSP后镁合金微观组织和力学性能进行了分析。另外,对FSP后获得的细晶镁合金进行了150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃下,保温40min退火实验,研究了细晶镁合金的组织稳定性,以及晶粒尺寸对镁合金显微硬度的影响规律,主要研究结果有:
　　在本实验条件下,能成功的将AZ31镁合金平均晶粒尺寸细化到0.84~4.18μm,在循环水冷却条件下,当加工参数为475/118时,平均晶粒细化可达0.84μm。在空气和循环水两种介质条件下,FSP后镁合金平均晶粒尺寸与显微硬度的关系分别为21 Hv=74.14-43.5d-和21 Hv=81.39-14.13d-,晶粒尺寸和屈服强度的关系分别为210.2s=57.7+207.9d-和210.2s=202.3-72.96d-,与传统霍尔-佩奇关系(Hall-Petch关系,简称H-P关系)相比,出现了相反或K值较低的情况。退火实验结果表明,在250℃以下,FSP细晶镁合金晶粒尺寸较退火之前变化不大,组织稳定性良好,而显微硬度则表现出低温强化现象。

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1绪 论

1.1引言

1.2镁合金的强化机制

1.3强烈塑性变形技术在镁合金中的应用

1.4 FSP原理及应用

1.5 FSP镁合金研究现状

1.6课题研究的内容及意义

1.7 本章小结

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验方案

2.3 FSP实验及设备

2.4退火实验及设备

2.5 分析检测方法及设备

2.6 实验工艺条件及检测方法

2.7 本章小结

3 实验结果及分析

3.1 FSP后表面宏观形貌

3.2 加工参数对微观组织的影响

3.3 FSP后细晶AZ31镁合金的力学性能

3.4 FSP后细晶镁合金热处理后的显微组织及硬度

3.5本章小结

4细晶镁合金晶粒尺寸对力学性能的影响

4.1 晶粒尺寸对显微硬度的影响

4.2 晶粒尺寸对屈服强度和抗拉强度的影响

4.3 退火温度对显微硬度的影响

4.4 退火后晶粒尺寸与显微硬度的关系

4.5本章小结

5 结 论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文