电塑性效应对FSPAZ31镁合金组织性能影响

摘要

随着全球工业化进程的不断推进与世界经济的快速发展，能源危机日趋严峻，节能减排越来越受到重视。镁及镁合金，因贮藏丰富，兼具比强度高、弹性模量低、抗电磁干扰强、阻尼性能优异和全回收无污染等特点，广泛用于电子通讯、航天航空、汽车及武器装备等领域。但密排六方结构，室温变形时可开动的滑移系少，变形不易协调，强度低，塑性差等限制了镁合金的广泛应用。高能脉冲电流作用于材料时会产生电塑性效应，使得材料在电流刺激下变形抗力下降，塑性（伸长率）升高而备受关注。 本文采用改造X52立式铣床对轧制态AZ31镁合金进行了搅拌摩擦加工。借助正交试验优化得到电塑性效应最优工艺参数为脉冲时间8min、脉冲频率100Hz、脉冲电流密度0.87×107A?m-2；在该参数下对搅拌摩擦加工AZ31镁合金进行了处理，分析高能脉冲电流引起的电塑性效应对FSP AZ31镁合金微观组织与力学性能的影响。 研究结果表明，经高能脉冲处理，FSP AZ31镁合金搅拌区晶粒尺寸明显细化，由3.17μm细化至2.12μm；室温力学性能明显得到改善，垂直于加工方向（TD）抗拉强度、屈服强度及伸长率较未处理前增幅分别为24.7%、18.5%、134.3%；加工方向（PD）抗拉强度与伸长率较未处理前增幅分别为26.7%与4.13%，屈服强度基本一样。脉冲处理前后，AZ31镁合金沿加工方向（PD）和垂直于加工方向（TD）室温力学性能存在各向异性；脉冲处理FSP AZ31镁合金断口呈现大量深的韧窝，主要为延性断裂；而FSP AZ31镁合金断口主要为准解理和韧性断裂构成的混合断裂，其中韧窝比较少，韧窝深度较浅，沿着一定方向被拉长，说明脉冲处理FSP AZ31镁合金的塑韧性较FSP AZ31镁合金优异。 高能脉冲处理加速了FSP AZ31镁合金大小角度晶界的迁移，晶粒取向较未处理前发生明显改变，形成了倾转织构，织构强度弱化，材料的再结晶程度增加；XRD结果表明脉冲处理没有新相生成，但衍射峰的数量和强度明显改变；促进了FSP AZ31镁合金搅拌区晶粒剪切带中小角度晶界的迁移，形成了亚晶结构，使晶粒尺寸得到明显细化，伸长率显著提高。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 镁合金塑性变形与强化

1.2 搅拌摩擦加工技术研究进展

1.3电塑性效应（Electro plastic effect）研究进展

1.4 研究内容

第二章 实验材料及试验方法

2.1 实验材料

2.2 实验方案

2.3 搅拌摩擦加工设备

2.4 正交实验

2.5 电塑性效应实验设备

2.6 表征手段

第三章 正交实验设计及参数优化

3.1 实验方案设计

3.2 实验结果与分析

3.3 验证试验

3.4 本章小结

第四章 电脉冲处理搅拌摩擦加工AZ31镁合金组织性能分析

4.1 实验材料和方法

4.2脉冲处理FSP AZ31镁合金组织特征

4.3脉冲处理FSP AZ31镁合金织构特征

4.4 力学性能分析

4.5 本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果