【摘 要】
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本论文主要工作为:依据一维弹性应力波原理设计了一套含加热系统的微型高速冲击拉伸实验装置(霍普金森拉杆),并利用X射线相衬成像方法,结合该实验装置,研究了AZ31镁合金在不
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本论文主要工作为:依据一维弹性应力波原理设计了一套含加热系统的微型高速冲击拉伸实验装置(霍普金森拉杆),并利用X射线相衬成像方法,结合该实验装置,研究了AZ31镁合金在不同温度下的力学性能和细观应变场。本文设计的高速冲击拉伸实验装置的发射管采用双层结构,即由外管和内管组成的双层拉杆结构,采用这种结构设计,可有效解决拉杆发生预运动的问题。为了解决拉伸实验中试件加持存在偏轴的问题,自行设计了带有方槽形状且表面有锯齿状的试件夹具,来保证加持试样过程中试样两端处于同轴状态,有效地提高了实验精度。考虑到材料存在温度敏感性,本文综合考虑实验需求、经济成本、拉杆尺寸以及可行性等,完成了加热装置的功率选定和加热元件的选取,在高速冲击拉伸实验装置的基础上自行设计了一套适用于X射线的小型且便于拆卸的加热装置,该装置能够满足室温至700°C高温的温度实验。本文基于X射线相衬成像方法,以AZ31镁合金为实验验证对象,设计了两组温度实验(室温和150°C),研究了镁合金的宏观和细观拉伸变形机制。发现镁合金材料室温下的流动应力要高于150°C情况下的流动应力。对于两组温度实验,试样的平均拉伸应变均高于剪切平均应变,试样拉伸应变场的不均匀性均和应变集中点随着体应变的增加而增加,随后应变集中点合并,并导致材料发生拉伸断裂。比较两种温度实验可知,在150°C时,试样拉伸应变场的不均匀程度要低于室温的情况,这可能是因为温度的增加提高了均匀成核的机率,降低了应变场的不均匀程度。
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