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车轮是应用镁合金作为替代新材料的典型部件,通过减重可以大幅度改善坦克、汽车等整机性能,如对于汽车,车轮减重是其它非转动构件效果的5-8倍。然而,车轮是极为重要的安全部件,除对晶粒度、气密性、表面质量及耐蚀性有一定要求,还要求有高冲击性、耐疲劳性等主要机械性能。本文以挤压成型的AZ80镁合金负重轮为对象,对其冲击性能进行了研究。
研究内容
-1、-1、1S-1、1340S-1、2020S-1、3100S-1时进行冲击试验,然后用金相显微镜对冲击后的试样的微观组织进行观察。
采用origin软件对试验数据进行处理,作出相应的曲线,研究其变化规律,分析应变速率、应力、应变等条件对 AZ80 镁合金力学性能的影响,分析 AZ80 镁合金冲击后的显微组织变化。
实验步骤
准静态压缩力学性能测试
动态压缩力学性能测试
本实验研究的材料是AZ80镁合金,其成分如下:
本实验材料从挤压成型的负重轮上切取,
首先用锯条在幅板上沿0°方向切成长方体的棒材,然后把切取下来的试样分别加工成Ф6×6,即冲击试样,。
准静态压缩力学性能测试
准静态压缩力学性能测试是在Instron3382型电子万能材料试验机进行的,Instron3382型电子万能材料试验机主要由液压机、高精度传感器、伺服控制系统等组成,该机采用液压加力,油缸下置,液晶显示测力,主体与测力计分置的设计,具有操作方便,工作稳定可靠,试验精度高,加载平稳的特点。整机外型简洁,试验空间可调整。测量采用高精度传感器,检测结果数字曲线显示,并可直接存储,数据处理,打印出结果及曲线,具有联网等功能。
根据公式,-1、-1、1S-1。依次设定好,并记录下载荷、位移、应力、应变等数据。
动态压缩力学性能测试
动态压缩力学性能测试是在分离式Hopklnson压杆(SHPB)下进行的,。 SHPB 的基本原理是在导杆应力波作用的脉宽范围形成试件的冲击响应,利用粘贴在弹性杆上的应变片记录下应变脉冲计算材料的动态应力和应变参数。
(SHPB)装置
试验中,通过变化高压氮气的压强来调节应变速率。采用长度为200mm 的子弹,通过调整注气压力以实现不同的加载应变率,测试的应变率分别为:1340S-1、2020S-1、3100 S-1。
金相实验前准备
由于试样在压缩过程中破碎,用义齿基托树脂和义齿基托树脂液剂镶嵌试样,如下图所示
(1)磨样:我国金相砂纸按粗细分为W28号、W20号、W14号、W10号、W5号等几种。磨时,依次从粗到细研磨,即从 W28号磨至W5号;每次换下一道砂纸之前,必须先用水洗去样和手上砂粒,以免把粗的砂粒带到下一级的细砂纸上去。同时要将试样的磨制的方向调转90°,即本道的磨制方向与上一道磨痕方向垂直,以便观察上一道的磨痕是否全部消除。
(2)抛光:抛光的原理是利用抛光微粉的磨削、滚压作用,把金相的试样表面抛成光滑的磨面。抛光时压力不宜过大,时间也不宜过长,一般的情况下抛光 3 ~ 5 分钟即可。抛光时需向抛光的盘上不断喷注抛光剂,以产生磨削和润滑作用。当磨痕全部消除而呈现镜面时,停止抛光。
(3)腐蚀:%苦味酸+%冰乙酸+85%乙醇10%溶液,针对不同试样,腐蚀时间从数秒到几十秒不等。
(4)观察:采用ZEISS数码金相显微镜进行观察,寻找金相组织比较明显的图像拍下来保存。
由图可见,在低应变率和高应变速率下,所有被测的试样压缩曲线都表现出典型的弹塑性特征,即压缩初始阶段为弹性变形阶段,应力随应变增加成线性迅速上升,当应力到达某一值,即屈服应力时,则进入塑性变形阶段。所测的试样进入塑性变形阶段后均表现出明显的应变硬化现象。
图 不同应变速率下的压缩应力-应变曲线
由图 可以看出,准静态压缩时,屈服强度随应变速率增大而减小,应力-应变曲线下移,表现出负应变速率效应;而在动态压缩时,应力-应变曲线在变形的初始阶段近乎