【摘 要】
:
纯镁(Mg)的塑性、抗拉强度和疲劳性能差,极大地限制了其在工业上的广泛应用。研究发现在纯Mg中添加稀土元素能够弱化纯Mg的强基面织构,改善其力学性能。本课题以纯Mg和Mg-3Gd合金为研究对象,采用单轴拉压实验及准原位疲劳实验,来探究Mg和Mg-3Gd合金的力学性能,并结合扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术和滑移迹线分析法对Mg和Mg-3Gd合金微观组织结构演变、变形机制和疲劳微裂
论文部分内容阅读
纯镁(Mg)的塑性、抗拉强度和疲劳性能差,极大地限制了其在工业上的广泛应用。研究发现在纯Mg中添加稀土元素能够弱化纯Mg的强基面织构,改善其力学性能。本课题以纯Mg和Mg-3Gd合金为研究对象,采用单轴拉压实验及准原位疲劳实验,来探究Mg和Mg-3Gd合金的力学性能,并结合扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术和滑移迹线分析法对Mg和Mg-3Gd合金微观组织结构演变、变形机制和疲劳微裂纹进行微观表征和分析,并得出以下研究结果:(1)稀土元素Gd会极大弱化纯Mg的强基面织构,Mg-3Gd合金织构的极密度点向挤压方向(ED)偏转,因此,纯Mg和Mg-3Gd合金的织构不同,在不同加载模式下两者的塑性变形机制存在很大差异。拉-拉应变疲劳条件下,在整个疲劳循环过程中纯Mg的主要变形机制为滑移,但在疲劳后期会发生部分的孪生变形;Mg-3Gd合金在整个拉-拉应变疲劳过程中的主要变形机制为滑移。压-压应变疲劳条件下,在整个疲劳循环过程中纯Mg的主要变形机制为孪生,Mg-3Gd合金的主要变形机制为滑移。(2)拉-拉应变疲劳条件下,纯Mg晶粒中出现滑移迹线的传递数目(23对)多于Mg-3Gd合金(15对),这是由于纯Mg的几何协调因子(m’)平均值为0.85,高于Mg-3Gd合金(0.61)。值得注意的是Mg-3Gd合金中出现基面到基面滑移迹线传递的数目(10对)比纯Mg多(5对),这是由于Mg-3Gd合金的mk(综合考虑施密特因子和m’值)为0.045,比纯Mg(0.037)高。压-压应变疲劳条件中,纯Mg的m’平均值为0.81,大于Mg-3Gd合金(0.62),但由于两者变形机制的差异,Mg-3Gd合金中出现滑移迹线传递的晶粒数目更多。(3)纯Mg和Mg-3Gd合金的疲劳微裂纹扩展机制存在较大差异,这是由于两者在不同加载模式下的塑性变形机制不同。拉-拉应变疲劳条件下纯Mg和Mg-3Gd合金疲劳失效后的晶间裂纹均占比最大,前者为~72%,后者为~66%。纯Mg的晶间微裂纹更容易相互连结,而Mg-3Gd合金的晶间微裂纹小,且分布较为分散不易相互连结。压-压应变疲劳条件下纯Mg和Mg-3Gd合金中主要裂纹类型分别为穿晶裂纹和晶间裂纹。
其他文献
磷石膏为工业副产石膏,其资源化利用途径之一为低温煅烧成磷建筑石膏再用于制备磷石膏抹灰砂浆。但磷石膏杂质含量高、品质不稳定,使磷石膏抹灰砂浆在工程应用中常出现一些表观质量问题,如发霉与泛霜等。本论文针对磷石膏抹灰砂浆的发霉与泛霜,详细地研究了发霉与泛霜的主要影响因素,并提出了有效的抑制措施。本论文考察了磷石膏抹灰砂浆中的营养物质、砂浆p H值及环境温度这3个因素对磷石膏抹灰砂浆发霉的影响行为。对于磷
近年来,装配式建筑的发展以及特殊环境下混凝土施工需求的增加,对混凝土及其制品的生产提出了更高要求,尤其是提高早期强度发展有利于加快模具周转速度,提高生产效率。相比于传统的有机类和无机盐类早强剂,水化硅酸钙晶种在促进水泥水化,提高水泥基材料的早期强度,改善孔结构的同时对后期强度无明显负面影响,成为了混凝土早强剂的研究热点。但目前所使用的水化硅酸钙主要是由化学沉淀法制备,生产成本高。此外,水化硅酸钙的
能源安全与生态环境问题日趋严重,锂、钴、镍等资源日益枯竭,镁离子电池(MIBs)因其成本低、安全性高、环境友好以及体积比容量高等优点有望成为新一代电池储能技术。现阶段,镁负极不均匀的沉积/溶解现象会造成过电位较高、循环稳定性差等问题,这限制了镁离子电池的产业化发展。基于合金元素对镁的电化学性能有重要影响,本文利用熔炼、挤压制备了纯镁以及分别含有Gd、Sn、Mn、Zn、Al五种原子百分比含量均为1%
镁合金因其密度低,比强度高,阻尼减振性能好等优势,受到广泛应用,并逐步引起研究者的关注。挤压作为变形镁合金的一种重要成形方式,主要包括正向挤压和反向挤压。反挤压具有变形载荷较小,行程较短,变形较均匀等特点。相比于常规反挤压,非对称反挤压可以使合金在变形过程中的温度、应力、应变分布情况变得均匀,从而达到细化晶粒、弱化织构,改善合金力学性能的目的。因此,在常规反挤压的基础上,探究非对称反挤压工艺对改善
Fe-Cr氧化物弥散强化(ODS)钢具有优异的高温力学性能、蠕变性能、抗辐照性能和高温稳定性,成为钠冷快堆核燃料包壳和聚变堆包层的主要候选材料。Fe-Cr ODS钢优异的综合性能源自于基体上弥散分布的氧化物粒子。而微量活性元素的含量及其比例和基体组织可以影响Fe-Cr ODS钢中纳米氧化物粒子的物相及其比例、弥散形貌和金属/氧化物的界面结构。本文分别研究了基体组织和Y/Ti原子比对Fe-Cr OD
锌及锌合金因具有良好的生物相容性和理想的生理腐蚀行为,被认为是第三代可降解金属生物材料,在近十年得到了广泛的关注。本课题目的是设计并制备一种锌合金,使其力学性能和腐蚀性能满足可降解血管支架性能标准。选择Mg、Cu作为合金化元素,通过熔炼铸造工艺,制备Zn-1.2Mg-x Cu(x=0,0.2,0.5,0.8)铸态合金,进行了挤压比为25和36的热挤压。利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、电化学
铝箔、铜箔等金属箔材料具有质量轻、导电性好、综合性能优异等特点,广泛应用于航空航天、电工电子、包装装饰等领域;但金属箔材料由于基体厚度限制而容易产生加工缺陷,是导致其耐蚀性降低的重要因素。如何提升金属箔材料的耐蚀性在实际工程应用中具有重要意义,然而现有硅烷表面处理仍存在前处理时间长、固化温度高、易形成针孔和裂纹等缺陷,限制其耐蚀性与应用拓展。本文根据硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂分子结构特性,以5056
添加B元素的改性铸造9Cr-1.5Mo-1Co钢(CB2钢)、多晶铸造镍基高温合金(MAR-M247高温合金)和Inconel625镍基固溶体强化高温合金(Inconel625高温合金)具有优良的热稳定性、抗氧化和抗腐蚀性能,是航空、能源等领域燃气轮机高温部件选用的关键材料。镍基高温合金性能较耐热钢高温性能更优异,但是其成本高昂,为了综合他们的优势,需要对其进行焊接得到复合结构。瞬时液相焊是针对异
镁合金作为最轻质的金属结构材料,在汽车、航天领域有广泛应用。由于镁合金熔点较低,采用传统熔化焊会导致金属飞溅等缺陷,搅拌摩擦焊(FSW)作为一种固相连接技术,能够完美解决传统熔化焊的缺陷。传统的实验手段周期长、花费大,且对全面了解镁合金焊接过程中温度场、焊后残余应力场的分布有局限性。利用有限元法(FEM)和BP神经网络(BPNN)为理解不同焊接参数对镁合金FSW焊接性能的影响提供了一种新的途径。基
多组元金属复合板能够综合其组元金属的优势性能而比单一板材拥有更加适合工业应用的优异综合性能。累积叠轧(Accumulative Roll Bonding,ARB)作为一种剧烈塑性变形工艺,为层状金属复合材料的构造、制备与加工提供了可靠途径和新的思路。本文选用力学特性差异较大的1100纯铝及7075铝合金作为复合板的组元金属,利用高温ARB工艺制备出不同厚度比及层数的1100/7075铝合金复合板,