本文關(guān)鍵詞：脈沖電流對ZK60鎂合金組織影響及力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： ZK60鎂合金 電脈沖處理 細化晶粒 再結(jié)晶形核

【摘要】：由于具有較低密度，較高的比剛度、比強度，鎂合金材料被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，優(yōu)化鎂合金組織與性能也成了當(dāng)前的研究熱點。晶粒細化不僅可以使鎂合金材料的硬度、強度提高，同時還可以提高材料的塑性、韌性，從而使材料獲得較優(yōu)良綜合力學(xué)性能。 本論文通過對ZK60鎂合金板材進行軋制變形處理、脈沖電流處理，使材料獲得了平均晶粒尺寸為2μm再結(jié)晶組織，同時綜合力學(xué)性能得到了顯著提高。 首先對均勻化處理后的ZK60合金材料在150℃下進行多道次軋制變形處理，使材料內(nèi)部累積較高位錯密度以及高應(yīng)變量；然后，對軋制變形ZK60合金進行電脈沖處理，通過調(diào)整電脈沖工藝參數(shù)，獲得了不同的靜態(tài)再結(jié)晶組織；最后對再結(jié)晶組織進行顯微組織分析與力學(xué)性能表征。 結(jié)果表明，軋制變形ZK60合金板材由脈沖電流引發(fā)的靜態(tài)再結(jié)晶相較于傳統(tǒng)退火再結(jié)晶更易發(fā)生，，并且獲得的再結(jié)晶晶粒更加均勻細小。當(dāng)在22μs-10min-100Hz的電脈沖工藝參數(shù)處理下，ZK60合金的晶粒尺寸由原始的100μm細化至2μm，抗拉強度由原始的210Mpa提高至320Mpa，伸長率由原始的14.6%提高近一倍至30%。通過電脈沖處理實驗中試樣溫度實測以及利用傅里葉導(dǎo)熱模型的溫度場分析表明，由脈沖電流引入的焦耳熱不足以使變形材料發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶。此外，脈沖電流作用于金屬時，會對金屬材料產(chǎn)生一個與其本身電阻率相關(guān)的吉布斯自由能。金屬材料的再結(jié)晶過程即由變形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樵俳Y(jié)晶態(tài)，由于ZK60合金軋制變形態(tài)的電阻率高于再結(jié)晶態(tài)，因此，兩種狀態(tài)下吉布斯自由能的差值便可為材料的再結(jié)晶過程提供額外驅(qū)動力。本文中ZK60合金累積變形量較大，因此在電脈沖處理過程中，合金的再結(jié)晶機制主要是亞晶合并，脈沖電流加速了位錯等晶體缺陷的遷移速率，加速了無應(yīng)變晶粒的再結(jié)晶形核。
【關(guān)鍵詞】：ZK60鎂合金 電脈沖處理 細化晶粒 再結(jié)晶形核
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-29
• 1.1 鎂及鎂合金概述9-12
• 1.1.1 引言9-10
• 1.1.2 鎂合金的應(yīng)用10-11
• 1.1.3 鎂合金材料的強化11-12
• 1.2 鎂合金的晶粒細化12-20
• 1.2.1 鎂合金晶粒細化概述12
• 1.2.2 合金熔體階段的細化12-14
• 1.2.3 劇烈塑性變形細化14-17
• 1.2.4 電磁脈沖細化17-19
• 1.2.5 再結(jié)晶細化19-20
• 1.3 鎂合金的再結(jié)晶20-26
• 1.3.1 鎂合金再結(jié)晶過程20-23
• 1.3.2 再結(jié)晶過程中的組織演化23-26
• 1.4 研究的目的與意義26-29
• 1.4.1 研究目的26
• 1.4.2 研究意義26
• 1.4.3 研究內(nèi)容26-29
• 第二章 實驗方法29-37
• 2.1 引言29
• 2.2 實驗方案29
• 2.3 實驗材料29-31
• 2.4 實驗方法與設(shè)備31-33
• 2.4.1 ZK60 鑄板均勻化熱處理31
• 2.4.2 ZK60 多道次軋制變形31-32
• 2.4.3 ZK60 脈沖電流處理32-33
• 2.5 表征方法與設(shè)備33-37
• 2.5.1 試樣的取樣區(qū)域33
• 2.5.2 顯微組織分析33-35
• 2.5.3 力學(xué)性能分析35-37
• 第三章 脈沖電流對 ZK60 鎂合金的晶粒細化與力學(xué)性能影響37-55
• 3.1 ZK60 合金在軋制變形過程中溫度的確定37-38
• 3.2 軋制態(tài) ZK60 合金脈沖處理與退火處理細化效果對比38
• 3.3 不同脈沖寬度對軋制變形 ZK60 鎂合金的影響38-45
• 3.3.1 顯微組織分析39-44
• 3.3.2 力學(xué)性能分析44-45
• 3.4 不同脈沖時間對軋制變形 ZK60 鎂合金的影響45-51
• 3.4.1 顯微組織分析46-49
• 3.4.2 力學(xué)性能分析49-51
• 3.5 不同脈沖頻率對軋制變形 ZK60 鎂合金的影響51-53
• 3.6 本章小結(jié)53-55
• 第四章 脈沖電流對 ZK60 鎂合金組織細化機理分析55-65
• 4.1 脈沖電流處理過程中的焦耳熱對軋制變形 ZK60 鎂合金的影響55-60
• 4.2 脈沖電流處理過程中額外自由能對軋制變形 ZK60 鎂合金的影響60-62
• 4.3 脈沖電流對軋制變形 ZK60 鎂合金再結(jié)晶過程的其他影響62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第五章 結(jié)論與展望65-67
• 5.1 結(jié)論65-66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻67-75
• 致謝75-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77

【參考文獻】

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本文編號：587597