高温(300℃)高应变率下ZL104动态压缩力学性能研究

高温(300℃)高应变率下ZL104动态压缩力学性能研究

高温(300℃)高应变率下ZL104动态压缩力学性能研究

  • 适用:本科,大专,自考
  • 更新时间2021年
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高温(300℃)高应变率下ZL104动态压缩力学性能研究

高温(300℃)高应变率下ZL104动态压缩力学性能研究 

摘要:本课题研究的是高温(300℃)高应变率下ZL104动态压缩力学性能。本课题研究的目的是ZL104铝合金在高温300℃下的各种性能在汽车上的应用的可能性。

ZL104铝合金是一种高温塑性好,气密性好,铸造性能好,没有热烈倾向的合金。

霍普金森冲撞实验模拟汽车发生车祸时发生的碰撞然后研究ZL104铝合金在各种条件下发生的各种形变。实验及实验数据为ZL104铝合金在汽车上的设计及应用提供了重要的理论依据。

通过本文研究发现,在300℃并应变率为2750时,ZL104铝合金具有最大动态压缩力学性能为180MPa。

关键词:高温、高应变率、ZL104铝合金、动态压缩

Research on dynamic compression mechanical properties of ZL104 under high temperature and high strain rate

Abstract:The research of this topic is dynamic compression mechanical properties of ZL104 under high temperature and high strain rate.The purpose of this study is properties of the Zl104 aluminum alloy under the high temperature of 300℃ the possibility of application in the car.

The metal of ZL104 aluminum alloy is a kind of  high temperature plasticity,good air tightness,good casting behavior and no thermal cleavage tendncy.

 Hopkinson impact test is simulation the car in a carsh then we can research various deformations of the Zl104 aluminum alloy zl104 under all conditions.

Experiment and experiment data provide important theoretical foundation for design and application of Zl104 aluminum alloy in car.

 It is found that the max damimum dynamic compressive mechanical properties of ZL104 aluminum alloy are 180MPa at 300 C and strain rate of 2750.

Keywords:high temperature, high strain rate,ZL104 aluminum alloy,dynamic compression

目录

目录 6

第一章  绪论 7

1.1对铝合金的介绍与了解 7

1.1.1铝和铝合金的发展 7

1.1.2.金属的塑性变形 8

1.2生产工艺及发展情况 8

1.2.1 铝合金的研究进展 8

1.2.2铝合金动态力学性能的研究状况 9

1.2.3铝合金的发展方向与应用前景 9

第二章试验设备、试验材料及方法 11

2.1普通装置及原理 11

2.1.1普通霍普金森装置 11

2.1.2 霍普金森设备的原理 11

2.2 实验材料 13

2.2.1 实验材料 13

2.3高温霍普金森的实验方法 14

2.3.1高温下的霍普金森实验装置 14

2.3.2高温下的霍普金森实验 14

2.4.金相试样制备及微观组织观察 19

2.4.1.试样的加工 19

2.4.2.试样的镶嵌 19

2.4.3.试样的预磨 19

2.4.4.试样的抛光 19

2.4.5.试样的腐蚀 20

第三章实验结果及分析 21

3.1 实验ZL104铝合金的方法 21

3.2 对ZL104铝合金的实验结果和ZL104铝合金的实验分析 21

由于第三组实验试样的原因,所以第三组没有金相图。 30

综合上面五张 39

第四章结论与展望 40

总结与致谢 41

第一章  绪论

1.1对铝合金的介绍与了解

1.1.1铝和铝合金的发展

在元素周期表中第三周期ⅢA族元素就是铝,铝的原子数为13,原子量为26.98154,原子半径0.143nm。个中色彩为银白色的是金属铝,拥有银白色金属光泽的是纯铝。纯铝的密度小同时还具有熔点低,导热、导电性能卓绝。

纯铝拥有面心立方晶格且是无磁性的,具有杰出的塑性和低的强度,极易加工成型。同时纯铝还具有良好的低温塑性,纯铝在-253℃的情况下它的塑性和韧性也不会下降。铝也是有名的活泼金属,在十分干燥的空气中铝会和空气直接发生反应形成致密的氧化薄膜从而使铝不会在发生氧化且这种薄膜会使铝耐水。

纯铝主要是用来制成铝合金。纯铝是一种强度较低,硬度较低的金属。是以纯铝不适合制成一些承受力的机械零件。但在纯铝中加入适当的合金元素即可制成铝合金。在纯铝中加入适量的合金元素便可改变纯铝的组织结构,也能提高其性能。铝合金是一种重量较轻,强度较大的合金,同时铝合金也拥有纯铝的优良的特性。所以铝合金是可以被用来制成承受较大力的机械零件。

铝是工业上广泛使用的有色金属材料。铝合金经常被用来制成汽车、飞船、飞机、潜艇、船舶等运载工具的主要结构材料。

研制:在公元1825年,人类第一次制得了几毫克的铝粉。由于铝被察觉的比较晚,是以铝的冶炼技巧同样成熟的比较晚。

在公元1746年,科学家波特(J. H. Pott)利用明矾制出并得到了一种氧化物.但那时其他的一些科学家,比方法国的拉瓦锡(A. L. Lavoisier)都认为这是一种与氧连接的很劳的一种还没被发现的氧化物,用所有的还原剂和碳都无法褫夺与其结合在一起的氧。至此,提炼出单质铝的帷幕便被拉开了。

公元1807年,英国科学家戴维(H. Dary)利用铁丝做阴极,还利铂片做阳极。然后他用直流电电解融熔的钾碱和铝的氧化物的混合物,可是结果只是制得了少量的合金。

公元1825年3月,丹麦的科学家奥尔斯泰(Hans Christan Oersted)使用钾汞齐复原无水氯化铝,在真空的条件下把获得的铝汞齐中汞蒸馏掉了,得到了几毫克铝粉。

公元1845年,德国科学家家沃勒(Priedrich Wohler)也用了钾还原氯化铝的方法得到了一些铝珠,并且他还初步测定了它的密度,熔点及延展性。

公元1854年,法国科学家戴维尔(Henri Sainte Claire Deville)利用廉价的钠取代了钾,还用了吸水性比较小,稳定性比较好的复盐NaAlCl4代替了极易吸水而水解的无水氯化铝,制得纯度为97~97.3%的铝。

公元1854年,在拿破仑侄子拿破仑三世的支持下建厂开展了铝的工业生产。

公元1855年,世上第一个铝标本呈现在巴黎博览会上。铝标本的魅力引发了全世界的回响。20年后,电解炼铝法出现。

电解法炼铝出现后,两位科学家埃鲁和霍尔就分别开始了研究铝在工业上发展的路。但那时,人们依然受到了当时的风气思维的制约,普遍的以为铝只可以够做一些饰品之类的,工业铝还未被人们正视。

公元1906年,这是一个在工业铝成长历史上非常重要的一个年份。这年,德国的科学家家威尔莫(Wilm)尝试的将其他的金属元素添加到铝中,终归发明了铝合金。这种铝合金非常适合制作工业装备及交通运输工具。所以铝合金首次被用于实现工业生产。

1.1.2.金属的塑性变形

金属的塑性变形便是指金属在遭到了强大的外力的作用下发生了不可以恢复的永久变形,并且这种永久变形同样成了这样一种金属的塑性成型的金属加工方式。这样的方法是可以节省出大量的金属材料的,不仅如此,而且产品的合格率也是比较高。金属的塑性变形最重要的是两点是:金属组织的内部结构被改善了;和内部结构相关的各种性能也都被改善了。 

一、选题简介、意义

Zl104铝合金是一种能够制造承受很大负荷的以及很大尺寸的砂型,也能制造承受很大负荷以及很大尺寸的金属铸件。ZL104铝合金的高温塑形是很好的,不容易发生断裂。ZL104铝合金能够用于研究材料的碰撞。铝合金能用来制造汽车外壳。由于铝合金在高温下的塑性好,所以能用于研究汽车发生车祸时外壳发生的形变,从而来研究汽车发生车祸时外壳受到不同的力的时候发生什么样的形变,是否会有裂纹,是否会断裂,从而来研究在发生车祸时如何能够最大程度的保护人体,尽可能的减少人体所受到的伤害。

二、课题综述(课题研究,主要研究的内容,要解决的问题,预期目标,研究步骤、方法及措施等)

主要研究内容

1.综述铸造铝合金及其生产工艺的发展状况;

2.综述铸造铝合金的研究状况; 

3.综述材料高温动态压缩性能的研究状况;

4.掌握主要实验设备的原理和使用方法;

5. 高温、高应变率下ZL104动态压缩实验与金相组织分析;

要解决的问题

为了研究ZL104铝合金在高温高应变速率下的动态压缩力学性能

 参考文献

[1] 赵爱彬.ZL104铝合金热处理工艺研究[J]. 辽宁石油化工大学机械工程学院,2009

[2] 谢若泽. 高温_高应变率LY12铝压缩动态力学性能实验[J].中国工程物理研究院,结构力学研究所2009

[3] 姚俊臣,高应变率下阻尼铝合金的动态力学性能研究[J] 北京航空航天大学材料科学与工程学院2006 

[4] 席红梅, 实型铸造ZL104组织及性能研究[J],河北科技大学材料科学与工程学院 2017

[5] 刘倩,ZL104铝合金的铸造工艺规程[J] 湖南科技大学机电学院 2005


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