表面机械研磨处理az31镁合金显微组织和力学性能研究

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1、分类号:密级：UDC：学号：405906312072南昌大学硕士研究生学位论文表面机械研磨处理AZ31镁合金显微组织和力学性能研究MicrostructureandMechanicalPropertiesofAZ31MgAlloywithSurfaceMechanicalAttritionTreatment金斌培养单位（院、系）：机电工程学院指导教师姓名、职称：刘勇教授申请学位的学科门类：工学学科专业名称：材料加工工程论文答辩日期：2015年月日、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知

2、，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）:签字円期：年r月冷闩本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权

3、北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写）:顧导师签名（手写）：签字円期:>八年y月7AI日签字日期：年

4、月外日论文题目姓名论文级别博士□硕士af*f院/系/所专业联系电话Email通信地址(邮编)：备注：□公开□保密（向校学位办申请获批准为“保密”，______年_月后公开)摘要摘要近年来，梯度纳米结构材料由于其独特的微观结构和优异的性能而备受关注

5、。表面机械研磨处理(SMAT)，作为最有效的表面纳米化从而获得梯度纳米结构的技术，已被成功的应用到了铜、镍、不锈钢等金属材料中，并取得了显著的力学性能改善效果。然而，国内外鲜有梯度纳米结构镁合金力学性能相关的报道。因此，本工作对运用等通道挤压(ECAP)技术以及常见商业轧制工艺制备的两种状态的AZ31镁合金进行了表面机械研磨处理。采用光学显微镜(OM)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及显微硬度、单轴拉伸等测试设备系统研究了表面机械研磨处理后两种状态AZ31镁合金的微观结构和力学性能特征，分析讨论了表面

6、机械研磨对两种状态AZ31镁合金显微组织和力学性能带来的影响，并比较了不同基底梯度纳米结构镁合金的力学性能差异。最后，采用SEM原位拉伸实验，研究了梯度结构AZ31镁合金拉伸变形过程中，不同晶粒度组织的动态变形和断裂行为，并分析讨论了其差异。主要研究结论如下：1.ECAP制备的AZ31镁合金经过SMAT处理后，在沿板材试样厚度方向形成了梯度纳米结构：SMAT处理10min后，表面为取向随机平均晶粒度为27.4nm左右的纳米晶(~100nm)层，其厚度约为50μm；至距SMAT处理表面80~90μm深为晶粒度在亚微米级(100nm~1μm)的超细晶

7、层；距SMAT处理表面90μm以下的组织，虽无明显晶粒细化，却引入了一定体积分数的孪晶。长时间SMAT处理后，芯部组织孪晶界体积分数可达30%。力学性能方面，SMAT处理可以提升ECAP制备的AZ31镁合金硬度，并在合金沿板厚方向呈梯度分布。同时，SMAT处理可以提升合金强度，但会在一定程度上牺牲合金的塑性。SMAT处理3min后，合金的抗拉强度可提升121.8%。然而，随着SMAT处理时间的进一步增长，强度提升效果明显减弱。此外，值得注意的是，SMAT处理后，合金展现出了不同于原始ECAP态镁合金的应变硬化行为。应变硬化III阶段：SMAT处理

8、后合金的应变硬化率比原始ECAP态高,且随着SMAT时间的增长，应变硬化率也随之提高；而应变硬化IV阶段，SMAT处理后，合金的应变硬化率更低,且随着SMAT处理时间的增长，合金的应变硬化率随之降低。2.商业轧制AZ31镁合金在经过SMAT处理后，同样在沿板材试样厚度方I摘要向形成了梯度纳米结构表面层，且这一表面层厚度随SMAT处理时间增长而增厚。SMAT处理10min表面为取向随机平均晶粒度为41nm左右的纳米晶层；至距SMAT处理表面约165μm厚度，为晶粒度在亚微米级的超细晶区；距SMAT处理表面165μm以下为芯部粗晶组织。力学性能方面，

9、SMAT处理可以提升商业轧制AZ31镁合金硬度，并同样在合金沿板厚方向呈梯度分布。同时，SMAT处理可以提升合金强度，但一样会在一定程度