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单轴拉压循环载荷作用下镁合金棘轮行为研究

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1.绪论

1.1镁合金的特点及应用

1.2棘轮行为

1.2.1不同材料的棘轮行为

1.2.2棘轮行为的危害

1.3棘轮行为的研究现状

1.3.1棘轮行为的参数

1.3.2棘轮行为的研究

1.4研究意义及研究内容

2实验材料与方法

2.1实验材料

2.2挤压实验

2.3挤压后退火

2.4准静态力学实验

2.5棘轮实验

2.6微观组织观察

3挤压比及随后退火对AZ31镁合金微观组织与拉伸性能影响

3.1挤压对对AZ31镁合金微观组织与准静态力学性能影响

3.1.1不同挤压比挤压后的组织

3.1.2不同挤压比挤压后的力学性能

3.2退火对AZ31镁合金微观组织与准静态力学性能影响

3.2.1退火后组织

3.2.2退火后的力学性能

3.3本章小结

4 AZ31镁合金棘轮行为及挤压比、热处理对其影响

4.1 AZ31镁合金循环软化/硬化特性以及棘轮行为的特点

4.1.1 AZ31镁合金循环软化/硬化特性

4.1.2棘轮行为的特点

4.2幅值应力和平均应力对棘轮行为的影响

4.3加载路径对棘轮行为的影响

4.4挤压比对棘轮行为的影响

4.4.1原始状态AZ31镁合金的棘轮行为

4.4.2挤压比对AZ31镁合金循环软化/硬化特性的影响

4.4.3挤压比对AZ31镁合金棘轮应变随着平均应力和幅值应力变化趋势的影响

4.4.4挤压比对AZ31镁合金棘轮应变的影响

4.4.5挤压比对AZ31镁合金加载历史影响趋势的影响

4.5热处理对棘轮行为的影响

4.6本构模型

4.7本章小结

5 AZ91D镁合金棘轮行为

5.1应力幅值对棘轮行为的影响

5.2不同平均应力以及加载历史对棘轮行为的影响

5.3峰值应力和应力比的棘轮实验结果

5.4饱和棘轮应变与平均应力、应力幅值的关系

5.5 AZ31镁合金和AZ91D镁合金棘轮行为的差异

5.6本章小结

6结论

致谢

参考文献

附录:攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

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摘要

镁合金重要应用领域之一是运输领域,如汽车轮毂等,这些构件处于变幅载荷、非对称应力或应变循环服役条件。在这些过程中有可能出现塑性变形的累积,即棘轮行为。
   本文通过改变挤压比和退火时间,获得不同组织和静态力学性能的AZ31镁合金试样,研究了挤压比和退火时间对AZ31镁合金单轴非对称拉压循环载荷下的棘轮行为的影响,如:平均应力为40MPa,幅值应力为100MPa。另外还研究了铸造AZ91D镁合金的单轴非对称拉压循环载荷下的棘轮行为。结果表明:
   (1)AZ31镁合金经过挤压后,晶粒细化明显,提高了静态力学性能。在8到32的挤压比范围内,挤压比为16时可以得到最细的晶粒和最佳的力学性能。退火降低了镁合金的拉伸强度。
   (2)随循环次数的增加,两种镁合金首先发生循环软化,然后再发生循环硬化,并最终达到循环稳定。随平均应力和峰值应力的增加,棘轮应变增加。加载历史对棘轮行为存在影响。
   (3)挤压比不影响AZ31镁合金的循环软化/硬化特性,也不影响最后的棘轮应变随平均应力和峰值应力的变化趋势,但影响最后的棘轮应变随应力幅值的变化趋势。随挤压比的增加,AZ3l镁合金的棘轮应变减小,且加载历史对棘轮行为的影响也降低。
   (4)镁合金的棘轮行为不仅和力学性能有关,也和微观组织状态有关。力学性能高、组织均匀的材料的抗棘轮行为能力高。在400℃保温6小时,对AZ31镁合金的棘轮行为几乎没有影响。
   (5)运用最小二乘法对饱和棘轮应变和加载的载荷之间建立本构方程,拟合的结果和实际结果能够很好的吻合。

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