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AZ31B和AZ91D镁合金低温力学性能研究

邝栗山  
【摘要】:本文利用材料万能试验机对挤压态AZ31B和压铸态AZ91D镁合金在不同温度(RT、0℃、-50℃、-100℃、-150℃、-196℃)下的拉伸和压缩性能进行了研究;采用MyBP疲劳试验机测试评价了挤压态AZ31B镁合金在室温大气和低温真空(83K,10~(-4)Pa)下的疲劳性能,并依托光学显微镜和扫描电镜对两种镁合金相应的低温变形断裂特征进行了考察分析。 研究表明,挤压态AZ31B镁合金主要由基体相-Mg和少量第二相β-Mg_(17)Al_(12)组成,晶粒平均尺寸为25μm。随着拉伸温度的降低,其屈服强度和抗拉强度逐渐升高,延伸率逐渐下降,尤其在-100℃到-150℃范围内延伸率急剧下降。挤压态AZ31B镁合金在室温和-196℃的抗拉强度与延伸率分别为270MPa,17.65%和419MPa,8.2%。室温下,挤压态AZ31B镁合金塑性较好,拉伸断口上存在较多的撕裂棱和韧窝。低温拉伸断口随温度降低越来越平整,逐渐表现出准解理的特征。金相观察结果表明,孪晶数量也随着温度的降低而减少。 挤压态AZ31B镁合金低温真空下的疲劳性能较室温大气有很大提高,且低应力幅区疲劳寿命的提升比高应力幅区大。两种环境下的疲劳裂纹基本均萌生于试样表面或近表面,室温大气疲劳裂纹稳定扩展区所占整个断口表面的比例比低温真空大,疲劳辉纹数量也更多并清晰有规则。室温大气的疲劳断口为混合型断口;而低温真空下趋向于脆性断裂。金相显微观察发现低温真空下疲劳过程中产生的孪晶数量比室温下多,且同一环境下低应力幅区形成的孪晶比高应力幅区多。 压铸态AZ91D镁合金相组成主要为基体α-Mg相、β-Mg_(17)Al_(12)沉淀相和离异共晶(α+β)。低温对压铸态AZ91D镁合金拉伸性能的影响较大,且数据较分散,但整体而言,平行和垂直于压铸方向的屈服强度与抗拉强度均随着温度的降低而先下降再升高,但延伸率却一直降低。在室温或0℃拉伸时试样表面产生“橘皮组织”,更低温度下的拉伸试样表面则越来越光滑。随着温度的降低,压铸态AZ91D镁合金的压缩屈服强度和抗压强度增大,而压缩变形量则先升高后减小,但均在-100℃发生突变。


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