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《南京理工大学》 2012年
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AZ31镁合金疲劳行为研究

武艳军  
【摘要】:镁合金是最轻的金属结构材料,具有高的比强度、比刚度、减振性、导热性、可切削加工性和可回收性,因而被称为21世纪的“绿色工程材料”。尤其是随着汽车工业及电子行业的迅速发展,大量的镁合金构件应运而生,部分代替了塑料、铝合金甚至钢铁材料,预计镁合金将成为本世纪最重要的商用轻质金属结构材料之一。目前,铸造镁合金应用关键技术已取得较大突破,产业化已初具规模。研究结果表明,变形镁合金无论在强度还是韧性方面均远优于铸造镁合金。因此,变形镁合金必然为下一代新型镁合金的发展重点。作为结构材料,镁合金必然会受到循环应力/应变作用,为了其安全应用,需要了解其疲劳行为及失效机理。但是对镁合金疲劳性能的研究,一般采用唯象连续介质模型,忽略了镁合金独特的变形机制特点。AZ31镁合金独特的hcp晶格结构,导致孪生成为其重要的变形机制之一。但目前的研究,一般将位错滑移与孪生混合在一起研究,甚至忽略了孪生在疲劳开裂中的作用。事实上,孪生在一定条件下可以成为疲劳变形主要的变形机制,同时通过改变晶粒取向为位错的进一步滑移提供条件。因此,了解孪生在镁合金疲劳变形过程中的作用,可以更深刻的了解镁合金的疲劳变形行为。 为此,本文以AZ31镁合金为研究对象,通过研究镁合金疲劳过程中孪生的影响因素入手,了解孪生在镁合金疲劳中的作用。对镁合金而言,影响孪生行为的因素主要包括织构、应变率、晶粒尺寸和预先引入的孪晶等。采用X射线衍射技术确定镁合金织构,沿特定取向切割试样,研究孪生与位错滑移各自对疲劳性能的影响规律;通过不同频率下的疲劳实验,产生不同的孪生量,分析孪生量对镁合金疲劳寿命的影响;ECAP变形细化镁合金,抑制孪晶的产生,研究细晶对镁合金疲劳性能的影响规律;采用预变形手段在镁合金中引入孪晶,研究初始孪晶对镁合金疲劳的影响。取得以下主要结论: (1)当镁合金以孪生为主要变形机制时,由于出现了大量的残余孪晶,试样具有较高的循环硬化行为;孪生主导试样具有较大的裂纹尖端循环塑性区,其尺寸大约是位错主导试样的的四倍,由此导致了孪生主导试样断口较为粗糙,而位错主导试样断口较为光滑,并出现了含有大量孪晶的小平面;由于粗糙裂纹面诱发的裂纹闭合效应,孪生主导试样具有较高的疲劳寿命。 (2)恒应力幅对称高周疲劳条件下,随着疲劳的进行,能量参数逐渐降低至零,表明滞后环不对称性逐渐减轻;棘轮行为只存在于镁合金疲劳初期,随后出现棘轮安定,因此其对镁合金疲劳损伤影响不大;压缩应变峰值随疲劳进行逐渐变小,在约200周时反向,表现为拉伸应变,抑制了退孪生行为;疲劳裂纹易在材料表面孪晶带处形核,并以穿晶方式沿着孪晶界面扩展。 (3)低于0.2%的应变幅下,加载频率提高可以延长镁合金疲劳寿命;而高于0.2%的应变幅时,频率对疲劳寿命影响不大。疲劳寿命的增加源于低应变幅高频率下,提高了孪晶的数量。 (4)等径角变形AZ31镁合金在应变疲劳条件下表现出循环软化行为,且随着应变幅的增加,软化程度加剧;该软化行为可归因于疲劳过程中的微结构的不稳定性。等径角挤压变形造成了AZ31镁合金内部的缺陷沿着最后一道次的切变面分布,引起晶粒的再结晶,并使得再结晶晶粒的长轴沿着等径角挤压的切变面。等径角变形材料具有较小的疲劳应变能,由此提高了镁合金的低周疲劳寿命,其弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别采用Basquin和Coffin-Manson公式描述。 (5)无预压缩镁合金在拉伸阶段以位错滑移为主要变形机制,在压缩阶段以孪生为主要变形机制,而预压缩变形改变了拉伸和压缩阶段的变形机制,并导致了平均应力的改变。在高应变幅下,疲劳寿命取决于塑性应变幅。但在低应变幅下,位错运动的主要部分可逆,此时材料的疲劳寿命取决于平均应力。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG146.22

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【引证文献】
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1 嵇文青;变形镁合金低周疲劳行为研究[D];南京理工大学;2013年
【参考文献】
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1 周海涛,马春江,曾小勤,丁文江;变形镁合金材料的研究进展[J];材料导报;2003年11期
2 陈晓强;刘江文;罗承萍;;高强度Mg-Zn系合金的研究现状与发展趋势[J];材料导报;2008年05期
3 李海;王芝秀;郑子樵;;预变形及时效处理对7055铝合金组织和性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2006年08期
4 王芝秀;李海;魏修宇;郑子樵;;预变形对2E12铝合金拉伸性能和疲劳寿命的影响[J];稀有金属材料与工程;2010年S1期
5 陆文林,王勇,冯泽舟,海锦涛;沙漏挤压镦粗复合加工技术[J];塑性工程学报;2000年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张哲峰;铜双晶体的循环变形行为与疲劳损伤机制[D];中国科学院研究生院(金属研究所);1998年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 徐尹杰;316L不锈钢单轴棘轮与蠕变行为研究[D];西南交通大学;2006年
2 陶俊;织构和晶粒尺寸对变形镁合金AZ31力学性能的影响[D];南京理工大学;2007年
3 智莹;热挤压AZ31镁合金低周疲劳行为研究[D];沈阳工业大学;2009年
4 孙丰翠;Mg-12Gd-3Y-0.5Zr合金力学及阻尼性能研究[D];南京理工大学;2009年
5 罗秀芳;单轴拉压循环载荷作用下镁合金棘轮行为研究[D];南京理工大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 荣军;宋利明;李娟;;高效模块化镁合金碎屑回收感应熔炼炉研发[J];四川有色金属;2010年03期
2 郭阿明;王力忠;田秋月;;疲劳裂纹钻孔止裂技术研究[J];四川建筑科学研究;2008年04期
3 严玲;刘仁东;严平沅;周敬;;汽车用轻质TWIP钢的组织演变规律研究[J];鞍钢技术;2010年01期
4 聂保新;乔军;张永彬;张庆丰;陈敏;;粗晶粒铸轧AZ31镁合金的高温拉伸性能[J];辽宁科技大学学报;2011年05期
5 徐阳;王忠军;朱晶;王昭静;;退火工艺对Mg-4Zn-1.5RE合金显微组织的影响[J];辽宁科技大学学报;2011年06期
6 雷静果,刘平,赵冬梅,田保红,康布熙;CuNiSi合金的时效析出与再结晶[J];兵器材料科学与工程;2004年01期
7 刘建涛,陈焕铭,胡本芙,刘国权,张义文;某新型粉末高温合金的高温变形与动态再结晶[J];兵器材料科学与工程;2004年04期
8 毕虎才;卫英慧;侯利锋;余春燕;胡兰青;于斌;许并社;;热处理温度对AZ91D化学镀Ni-P镀层性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2005年06期
9 王维青;潘复生;左汝林;;镁合金腐蚀及防护研究新进展[J];兵器材料科学与工程;2006年02期
10 肖盼;刘天模;;AZ61B镁合金热模拟挤压变形的研究[J];兵器材料科学与工程;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈祖权;薛寒松;邵兴洲;吴发杰;王开;;Zr对Mg-Gd-Y合金组织与力学性能影响[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
2 黄建丽;张才;;镁合金手持工具压铸件热裂纹的研究[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
3 方异锋;龙思远;曹韩学;廖惠敏;;横浇道几何形态对镁合金挤压铸造流态影响的数值研究[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
4 国栋;杨中东;樊占国;;表面金属化处理后的镁合金化学镀镍[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
5 夏浩;欧阳贵;;不同氧化时间对镁合金微弧氧化的影响[A];第九届全国转化膜及表面精饰学术年会论文集[C];2012年
6 颜晓峰;韩光炜;裴丙红;刘万生;邓波;;热处理工艺对一种Ni-Cr-Fe基合金组织和性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
7 刘建涛;张国星;张义文;陶宇;张莹;迟悦;陈琨;;时效处理对FGH4096合金的显微组织和拉伸性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
8 屈伸;张哲峰;田继丰;;40Cr钢加载油缸上耳环断裂原因分析[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年
9 黄婷;杨林;任玉艳;林立;刘正;;退火处理对室温压缩AZ91镁合金显微组织及硬度的影响[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
10 王峰;刘静;李晨曦;吕丹;毛萍莉;刘正;;Ca、Y合金化对压铸AZ91合金组织及性能的影响[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
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1 杨敏建;镁基储氢材料的制备及对二硫化碳、噻吩的加氢性能研究[D];山东科技大学;2010年
2 刘晓兰;镁合金化学转化膜成膜机理及其载波改性的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 武淑艳;固相再生AZ31B镁合金的组织性能及氧化相表征[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 陈明昕;新型有机物切削刀具材料的低温二次硬化机理研究及渗碳体超细化的析出控制[D];昆明理工大学;2009年
5 崔岩;超低碳烘烤硬化钢板烘烤硬化性能的稳定化研究[D];昆明理工大学;2010年
6 赵英利;1500MPa级直接淬火马氏体钢的组织控制与强化机理研究[D];昆明理工大学;2010年
7 王春建;Mg-Al系合金晶粒细化机理研究[D];昆明理工大学;2010年
8 张志奋;浆膜动态性能研究及其在蒙脱土掺杂浆料改性效果评价中的应用[D];东华大学;2010年
9 张红霞;AZ31B镁合金及其TIG焊焊接接头疲劳断裂行为及评定研究[D];太原理工大学;2010年
10 崔泽琴;AZ31B镁合金脉冲激光加工行为的研究[D];太原理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘娇娇;Mg-Ho基合金的组织与性能研究[D];河南理工大学;2010年
2 贺睿;AZ81基稀土镁合金组织与腐蚀性能的研究[D];河南理工大学;2010年
3 李含建;SiC_p/AZ91D复合材料真空气压浸渗机理及界面结构研究[D];南昌航空大学;2010年
4 李新蕾;金属磁记忆检测机理的试验研究与有限元仿真[D];南昌航空大学;2010年
5 梁健能;室内模拟实验研究AZ91D镁合金的腐蚀行为[D];南昌航空大学;2010年
6 涂序荣;脉冲磁场控制制备阻燃镁合金的研究[D];南昌航空大学;2010年
7 吴小超;稀土元素与凝固速度对AZ31-RE-Sb组织及相组成的影响[D];郑州大学;2010年
8 郭云刚;内生NbC高抗裂耐磨堆焊合金组织和性能的研究[D];郑州大学;2010年
9 易成;退火工艺对铸轧5052铝合金组织和性能的影响[D];郑州大学;2010年
10 王军伟;AZ31镁合金的自冲铆接工艺研究[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 常小晓,马巍,赖远明,沈颖;MTS-810振动三轴材料试验机的升级改造[J];冰川冻土;2005年03期
2 杨杰,李月英,曹占义,刘勇兵;6063Al/Al_2O_3·SiO_2颗粒增强复合材料的阻尼特征研究[J];长春大学学报;2001年05期
3 吕渠东,吕宜振,曾小勤,丁文江,卢晨;镁合金在电子器材壳体中的应用[J];材料导报;2000年06期
4 周海涛,马春江,曾小勤,丁文江;变形镁合金材料的研究进展[J];材料导报;2003年11期
5 于文斌;刘志义;程南璞;吴安如;;稀土变形镁合金的研究和开发[J];材料导报;2006年11期
6 王强;张治民;张宝红;张星;;镁合金变形强韧化研究进展[J];材料导报;2006年S1期
7 王敬丰;赵亮;胡耀波;彭建;张丁非;潘复生;丁培道;;阻尼镁合金的研究现状与发展趋势[J];材料导报;2008年07期
8 赵志远;稀土金属在铸造镁合金中的应用[J];材料工程;1993年12期
9 李沛勇,戴圣龙,刘大博,柴世昌,李裕仁;材料阻尼及阻尼合金的研究现状[J];材料工程;1999年08期
10 杜文博;吴玉锋;左铁镛;;镁合金在交通工具中的应用现状[J];世界有色金属;2006年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王立辉;铝合金车轮的强度分析及优化设计[D];河北工业大学;2002年
2 牛清勇;反应堆材料的棘轮与疲劳行为研究[D];西南交通大学;2003年
3 刘宇杰;金属材料的棘轮行为研究[D];西南交通大学;2004年
4 钟翠霞;铝合金车轮设计及结构分析[D];浙江大学;2006年
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1 唐靖林;曾大本;;镁合金熔铸技术现状及其发展(下)[J];机械工人(热加工);2006年05期
2 ;镁及镁合金资源循环利用系统[J];中国有色金属;2009年01期
3 张颂阳;耿茂鹏;张莹;王艳春;谢水生;周新民;;半固态镁合金铸轧试验研究[J];铸造;2006年01期
4 齐薇;;镁合金的性能与铸造方法应用[J];中国科技信息;2007年10期
5 赵伦;刘建睿;黄卫东;;粗镁直接熔制高品质AZ91D镁合金研究[J];特种铸造及有色合金;2009年04期
6 王立辉;唐荻;江海涛;陈宇;;钢铁行业研制镁合金的前景展望[J];武汉工程职业技术学院学报;2011年01期
7 周有田;蔡安洪;王小清;于雅樵;肖利;阎冰夷;;稀土硅镁合金节镁新工艺的研究[J];铁合金;1991年01期
8 王泽忠;康明;袁海波;雷健;;铸造CAE在镁合金生产上的应用[J];汽车科技;2007年03期
9 穆彦青;靳玉春;黄志伟;侯华;;镁合金无熔剂熔炼防燃净化技术研究进展[J];热加工工艺;2011年11期
10 辛明德;孟桂华;;镁合金压铸件的应用及发展前景[J];黑龙江冶金;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马作坡;;镁合金在汽车上的应用[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年
2 陈君;宋影伟;单大勇;韩恩厚;;AZ31镁合金表面原位生长水滑石膜的腐蚀行为研究[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
3 王小红;张丁非;彭建;;初始挠度对AZ31挤压棒材织构演变及力学性能的影响[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
4 罗天骄;杨院生;;AZ31板材搅拌摩擦点焊结构件疲劳断裂行为[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
5 汤爱涛;吴菊英;吴璐;;含锶AZ31镁合金合金相结构稳定性和力学性质的第一性原理计算[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
6 刘伟;刘建光;刘涛;;韧性断裂准则预测AZ31镁合金板材成形方法评价[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
7 曹辉;郝仪;张文凤;高波;涂赣峰;郝胜智;董闯;;电子束表面改性对变形镁合金AZ31结构和性能的影响[A];2010全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2010年
8 吴璐;潘复生;杨明波;;AZ31-(0-2.5)%Sr镁合金铸态组织中的第二相研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
9 崔中雨;肖葵;董超芳;丁源;李晓刚;;AZ31镁合金在西沙海洋大气环境下形成的锈层及其保护性研究[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
10 蔡超;吴昌胜;张昭;;AZ31镁合金在中性NaCl溶液中的电化学噪声研究[A];2008年全国腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文摘要集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 白茂槐;10万吨镁合金项目落户内蒙古[N];中国冶金报;2010年
2 记者 刘海涛 通讯员 刘晔;长葛10万吨镁合金生产线开建[N];河南日报;2009年
3 孟昭丽 马敏;我国镁合金产不足需[N];中国矿业报;2005年
4 记者 王轶;6000吨镁合金生产线在武乡建成[N];长治日报;2010年
5 张辉 记者 彭溢;镁合金熔体质量控制国内领先[N];黑龙江日报;2011年
6 记者 戴恩国 高显洲;辽宁吹响向镁合金产业进军号角[N];中国冶金报;2005年
7 记者 刘丽娜;我省建设新兴镁合金生产基地[N];辽宁日报;2005年
8 中投证券 张镭杨国萍;云海金属 朝阳行业中的全球龙头[N];证券时报;2007年
9 孟树昆;发展镁合金自行车 打造绿色产业[N];中国有色金属报;2007年
10 赵静;辽宁建设镁合金生产基地[N];中国有色金属报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 武艳军;AZ31镁合金疲劳行为研究[D];南京理工大学;2012年
2 刘志民;AZ31镁合金铸轧板材热变形行为及其温热拉深工艺研究[D];北京交通大学;2011年
3 杨晓红;镁合金的稀土元素合金化及复合材料研究[D];吉林大学;2010年
4 王长义;高应变速率下镁合金的动态力学行为及变形机制[D];沈阳工业大学;2011年
5 张真;AZ31B镁合金塑性变形行为的相关基础研究[D];中南大学;2011年
6 赵丽敏;镁合金AZ31/铝合金6061异种金属接触反应钎焊研究[D];大连理工大学;2010年
7 姜山;AZ31镁合金的变形行为及孪生机理研究[D];重庆大学;2011年
8 李海伟;雷帕霉素涂层AZ31镁合金支架在兔腹主动脉的初步应用研究[D];中国医科大学;2010年
9 陈影;铝合金5083/镁合金AZ31异种金属搅拌摩擦搭接焊及连接机理研究[D];大连交通大学;2012年
10 胡丽娟;AZ31镁合金板材温热变形行为的数值分析与试验研究[D];上海交通大学;2010年
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1 任辉;固态再生AZ31镁合金组织性能的研究[D];太原科技大学;2012年
2 柏媛媛;稀土Nd对AZ31镁合金性能的影响规律研究[D];内蒙古科技大学;2012年
3 马雅静;钆镁合金检测方法及偏析规律的研究[D];内蒙古大学;2011年
4 陈永哲;镁合金固相回收成型过程的数值模拟研究[D];太原科技大学;2011年
5 孙家乐;面向轨道交通运输装备的镁合金与铝合金性能及应用对比研究[D];大连交通大学;2012年
6 高鹏;镁合金超薄板的制备工艺研究[D];辽宁科技大学;2011年
7 张姣;镁合金AZ31镀前置换膜工艺研究[D];东北大学;2008年
8 王自启;热处理对AZ31镁合金轧制板材组织和性能的影响[D];太原理工大学;2011年
9 武婧亭;摩托车车架用镁合金钨极氩弧焊焊缝微观组织与力学性能研究[D];重庆大学;2011年
10 张拓达;AZ31镁合金航空仪表盘快速塑性成形工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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