粉末冶金超細(xì)晶AZ31鎂合金材料制備與力學(xué)性能研究.pdf

1、鎂合金材料由于其比強(qiáng)度高、比剛度大、易于回收利用等一系列的優(yōu)點(diǎn)而在航空、航天、汽車、電子工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。超細(xì)晶材料具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和力學(xué)性能,已經(jīng)成為材料科學(xué)領(lǐng)域研究開發(fā)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一?；阪V合金材料和超細(xì)晶材料的特點(diǎn),本文提出一種有效制備塊體超細(xì)晶AZ31鎂合金材料的工藝方法,主要工藝流程為:納米晶AZ31鎂合金粉末—冷壓—真空熱壓—包套擠壓等,其中獲取納米晶AZ31鎂合金粉末、尋找真空熱壓和包套擠壓最佳工藝參數(shù)是制

2、備超細(xì)晶AZ31鎂合金材料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外,超細(xì)晶AZ31鎂合金材料的室溫力學(xué)行為與高溫力學(xué)行為顯著不同于常規(guī)AZ31鎂合金材料,因而,建立超細(xì)晶AZ31鎂合金材料力學(xué)行為模型具有重要理論意義和指導(dǎo)意義。
　　研究了納米晶AZ31鎂合金粉末的粒度、形貌、微觀特征和組織熱穩(wěn)定性,探討了納米晶AZ31鎂合金粉末的晶粒長大行為,計(jì)算得出晶粒長大動(dòng)力學(xué)常數(shù)n值、k值和晶粒長大激活能G值,為后續(xù)的真空熱壓、包套擠壓、軋制工藝提供理論依據(jù);其

3、次利用黃培元雙對數(shù)壓制方程研究了納米晶AZ31鎂合金粉末的壓制特性,指導(dǎo)納米晶AZ31鎂合金粉末的冷壓制實(shí)驗(yàn);再次,采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法探討了工藝參數(shù)對真空熱壓和包套擠壓過程的影響規(guī)律,最終確定制備超細(xì)晶AZ31鎂合金材料的最佳工藝參數(shù),從而獲得性能優(yōu)異的全致密超細(xì)晶AZ31鎂合金材料。
　　研究了超細(xì)晶AZ31鎂合金材料的組織熱穩(wěn)定性、晶粒長大動(dòng)力學(xué)和晶粒長大機(jī)制,確定了超細(xì)晶AZ31鎂合金材料的最佳熱加工溫度;探

4、討了晶粒尺寸對超細(xì)晶AZ31鎂合金材料組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律,研究結(jié)果表明超細(xì)晶AZ31鎂合金材料的晶粒尺寸對抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及硬度有著顯著的影響,并且對于超細(xì)晶AZ31鎂合金材料來說,其屈服強(qiáng)度與晶粒尺寸之間依然很好地符合Hall-Petch關(guān)系。
　　研究了超細(xì)晶AZ31鎂合金材料的力學(xué)行為與變形機(jī)制,室溫條件下采用包套擠壓獲得的超細(xì)晶AZ31鎂合金棒材,其抗拉強(qiáng)度為382MPa,屈服強(qiáng)度為278MPa;而軋制態(tài)超細(xì)晶AZ

5、31鎂合金板材抗拉強(qiáng)度為435MPa,屈服強(qiáng)度為330MPa,并且抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都隨著應(yīng)變速率的增加而增加,表明超細(xì)晶AZ31鎂合金材料為正應(yīng)變速率敏感性材料。
　　采用Gleeble-3500熱力模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn),研究了變形溫度為190°C-250°C、應(yīng)變速率為5×10?4s?1-5×10?3s?1時(shí),超細(xì)晶AZ31鎂合金材料熱拉伸塑性變形時(shí)的力學(xué)行為與變化規(guī)律。分析了超細(xì)晶AZ31鎂合金材料熱拉伸變形時(shí)流變應(yīng)