开题报告(2010版)

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1、理学院学士学位论文开题报告课题名称AZ31变形镁合金在不同温度下的单向拉伸行为研究学号20060806姓名邓万鹏专业材料物理导师李小武职称教授选题时间2010年1月15日东北大学理学院2010年4月3日6一、选题背景、目的和意义随着能源枯竭、环境恶化等问题的逐渐加剧，迫使人们不但要重新认识生存与发展的关系，还要积极采取措施保证可持续发展。这其中就提出了对材料进行开发、更新的要求。就金属结构材料而言，传统的结构材料以钢铁为主，铜合金、铝合金等的应用也极其广泛。虽然这些材料的各种加工工艺和成型工艺成熟，但是一些材料出现了资源短缺、

2、匮乏甚至枯竭的现象，一些材料在应用中的不足之处愈加明显，譬如钢铁制品粗重、铝合金减震性差等。因此，镁合金以其密度小、比强度高、减震性好等等一系列优越的性能引起人们的关注。由于镁合金优点突出，能够满足减轻构件重量、节约能源消耗、增强产品可靠性等方面的需求，其在航空、航天、汽车、电子和通讯等领域的应用越来越广泛。故镁及镁合金被誉为“21世纪绿色工程材料”。作为具有巨大应用潜力的结构材料和生物医用材料而言，镁合金在使用过程中必然要承受各种类型的载荷，所以有关各类镁合金的力学变形行为的研究对此类结构材料的进一步研制与运用是至关重要的。

3、目前，有关对镁合金的研究已有不少报道，但研究的对象材料各异，所得的研究结果也不系统，甚至尚存在一些争议。因此为了丰富对此类镁合金结构材料力学性质的认识，以及为进一步的研制提供一定的实验和理论基础，本工作将系统地研究AZ31镁合金在不同温度和不同应变速率下单向拉伸的变形损伤行为及变形机制。二、论文（设计）的研究内容试验中将应用到的主要设备有：数控电火花线切割机、化学抛光仪、光学显微镜（OM）、微机控制万能试验机(SANSCMT5105)等。这些试验设备的原理及操作都是非常成熟且简单易行的。在单向载荷条件下的拉伸试验是检验材料力学

4、性能的重要方法，其力学性能指标是进行机械强度设计和确定材料使用寿命的主要依据。其典型变形与断裂特征为：弹性变形®屈服®塑性变形®出现颈缩后的局部塑性变形®断裂。拉伸试验是把一定尺寸和形状的试样夹持在拉力试验机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，直到把试样拉断为止。在微机控制万能试验机(SANS6CMT5105)上，分别对拉伸样品在5个温度下(室温、100℃、150℃、200℃、250℃)下进行应变速率分别为/s、/s、/s的拉伸实验。在升温实验中，当炉温稳定后放入样品并至温度稳定后保温5分钟再进行拉伸实验。在进行拉伸实验之前对样品

5、进行XRD物相分析，确认合金成分。再利用光学显微镜进行金相组织观察，然后再结合相关知识对AZ31的变形机制进行分析。三、论文（设计）的研究方法、技术路线及可行性分析（可加页）设计的研究方法：纯镁及大部分镁合金的晶体结构为密排六方(HCP)，其轴比(c/a)值为1.623，接近理想的密排值1.633。纯镁和大部分镁合金的最密排面为(0001)面，最密排晶向为方向。虽然密排六方(HCP)晶体的致密度和原子配位数与面心立方（FCC）晶体相同，但由于两种晶体原子密排面的堆垛方式不同，而晶体发生塑性变形时滑移面总是原子排列的密排面，滑移

6、方向总是原子排列的密排方向，因此晶体的塑性变形能力相差悬殊。FCC晶体具有12个滑移系，因而具有很高的塑性；大部分HCP晶体在室温下只有1个滑移面(0001)，也称基面、底面或密排面。滑移面上的3个密排方向、和与滑移面组成了这类晶体的滑移系，即HCP晶体在室温下只有3个滑移系，其塑性比面心和体心立方晶体都低。，要使多晶体在晶界处的变形相互协调，必须有5个独立滑移系。金属常根据多晶体塑性变形协调性原则见的塑性变形方式为滑移和孪生，而密排六方金属没有足够的滑移系，则需要孪生变形方式协同作用，以保证多晶体的大塑性应变。因此，HCP金

7、属的塑性远比其它两种结构的金属塑性差，塑性变形需要更多地依赖于孪生来进行。另外，当温度升高到一定程度，由于晶体中滑移可以出现，从而使镁在高温下的塑性增加，从而会使孪晶数目减少。因此，HCP晶体金属的塑性变形依赖于滑移与孪生的协调动作，并最终受制于孪生，因此滑移与孪生的协调动作是此类合金塑性变形的一个重要微观特征。本工作通过对AZ31镁合金在不同温度和不同应变速率下进行拉伸，6拉伸后对其组织进行金相观察。通过对组织内的晶粒大小的变化、孪晶数目变化、再结晶等情况进行讨论，然后再结合相关知识从而对AZ31的变形机制进行分析。设计的技

8、术路线：1、实验材料与样品制备：实验所用的材料是从Φ150铸态镁棒进行400℃下挤压得到的AZ31变形镁合金板(185mm×110mm×7mm)，用数控电火花线切割机沿着平行挤压方向和垂直挤压方向进行拉伸试样的切割加工。拉伸样品尺寸：总长45mm、厚3mm、宽10mm，标距区