ZK60鎂合金溫熱塑性變形與抗沖擊性能研究.pdf

1、鎂合金材料在不久的將來，用量將超過鋁合金材料，成為武器裝備中應(yīng)用最廣的金屬結(jié)構(gòu)材料。ZK60鎂合金具有最高的強度、良好的塑性及耐蝕性，是目前應(yīng)用最多的變形鎂合金之一。本文系統(tǒng)研究了ZK60合金的塑性變形特性，成形后的一系列力學性能和抗沖擊能力，進而評價其在裝甲防護方面的價值，以指導鎂合金在軍事工業(yè)上的工程應(yīng)用。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.ZK60鎂合金的熱模擬分析表明，ZK60合金的加工性不如AZ80鎂合金。通過實驗發(fā)現(xiàn)，在

2、高于300℃，低于1s-1的應(yīng)變率條件下ZK60合金的熱成形性好。
　　2.對ZK60合金進行了等溫平面壓縮實驗，發(fā)現(xiàn)由于難熔化合物的存在，均勻化后ZK60合金不僅消除了鑄態(tài)的網(wǎng)狀組織，且仍保持了晶粒細化效果，這種晶粒細化效果一直延續(xù)到后面的熱變形、熱處理過程中，使ZK60合金在熱加工后具有較好的力學性能。
　　3.在平面壓縮態(tài)、平面壓縮+T5態(tài)、平面壓縮+T6態(tài)下，ZK60合金抗拉強度在應(yīng)變量為2.07時都達到極值點，而延

3、伸率出現(xiàn)極值時對應(yīng)的應(yīng)變大小有所不同。
　　4.正擠壓變形參數(shù)（變形溫度、應(yīng)變量）相同時，正擠壓后ZK60合金的抗拉強度平均高于熱壓縮后ZK60合金抗拉強度78 MPa，正擠壓后ZK60合金的延伸率平均低于熱壓縮后ZK60合金延伸率4.2％。同熱壓縮+T5實驗結(jié)果一致，正擠壓+T5態(tài)ZK60合金，具有較好的力學性能。但應(yīng)變3.40以后，力學性能達到極值。
　　5.對不同熱加工態(tài)ZK60合金進行了Hopkinson低速沖擊(＜

4、100m/s)實驗研究，發(fā)現(xiàn)應(yīng)變率愈大，ZK60合金的動態(tài)真應(yīng)力—應(yīng)變曲線上愈出現(xiàn)明顯的屈服點和屈服平臺階段;應(yīng)變率愈大，斷裂時對應(yīng)的應(yīng)變越大，且σ-ε曲線最后斷裂下降部分越長，表明在高應(yīng)變率下，合金具有好的塑性，且裂紋擴展速度較慢。
　　6.對不同熱加工態(tài)ZK60合金進行了彈丸高速沖擊(500 m/s)變形鎂合金靶板實驗研究，主要結(jié)果如下:
　　(1)高速彈擊實驗后，在靶材彈孔背面，出現(xiàn)了白亮的剪切唇，說明ZK60合金靶材

5、具有較好的塑性，在高速彈擊情況下，吸能性較好，具有較好的抗彈性。
　　(2)熱變形+T5態(tài)ZK60鎂合金靶板抗彈性較好，彈坑周圍幾乎不出現(xiàn)裂紋;熱變形+T6態(tài)鎂合金靶板抗彈性較差，彈坑周圍都出現(xiàn)了明顯的縱向裂紋;熱變形態(tài)鎂合金彈坑形貌有的出現(xiàn)裂紋，有的不出現(xiàn)裂紋，比較光滑。
　　(3)經(jīng)過線性回歸分析，建立了彈坑深度與靶板材料力學性能之間的關(guān)系式:y=13.1-0.03x，其中:y=h;x=Rm+Rp0.2/2(1+A）;y