【正文】 個橢圓形的攪拌區(qū)域,該區(qū)域由具有高密度的混亂微小的再結晶顆粒組成。 高應變速率形變試驗簡介 高應變率實驗的應變率范圍為102104s1。20世紀30年代，即著名的泰勒桿技術，在剛性、理想塑性材料行為和一維波傳導的假定下，推導出了計算材料應力、應變的公式。它具有以下幾個優(yōu)點[25]：(1)通過這種加載裝置，所測得的應變率范圍非常令人關注；(2)因為它避開了直接測量材料應力和應變的難題，而是通過測量壓桿上的彈性應變來反推材料的應力、應變關系，使測量方法簡單適用；(3)加載波形容易控制，入射波形可以任意的進行控制，可以滿足各種實驗對小型和壓力幅度的不同要求。大多數金屬與合金的流變應力隨應變速率增加而增加，如軟鋼、鋁、鈦等。這與胡時勝等人采用SHPB對鈦合金、工業(yè)純鋁及鋁合金進行沖擊壓縮實驗得到的結果是一致的。在文獻[29]德報道中，應變率由105s1到103s1變化，雖然延伸率不超過1%，但隨應變率的增加，延伸率也是增加的。這說明塑性與韌性沒有必然的聯(lián)系。熱激活作用只有在應變率不太高的情況下才有效。動載條件下位錯組織主要取決于沖擊波參數和材料本身的性質。層錯能主要影響位錯的組態(tài)。如果脈沖持續(xù)時間短，產生的亞結構更加無序，通常在壓力超過10GPa時，多數層錯能大于50MJ/m的面心立方金屬都有形成上述組織的趨勢。一般來說，孿生的臨界分切應力要比滑移的臨界分切應力大得多，只有在滑移很難進行的條件下晶體才進行孿生變形。而對于鎂合金性能的研究，研究機構更多的集中在常溫靜態(tài)力學性能及高溫蠕變性能，對于動態(tài)力學性能的研究相對較少，甚至還沒有將鎂合金同汽車的高速碰撞這一現實問題結合起來。焊接時采用平板對接，對接方向沿板材擠壓方向，焊接過程采用單面填絲焊接工藝。摩擦攪拌焊時，焊頭以每分鐘800轉的速度逆時針轉動，行駛的速度為100mm/min，焊前先用砂輪打平板材并除其表面油污，然后再用砂紙正反面打磨去除其表面氧化膜。氣瓶為氮氣瓶；子彈的材料是高強度彈簧鋼，子彈在發(fā)射前應用銅桿捅入槍膛底部，使氣體充分排出。信號測試與記錄系統(tǒng)：BF1201AA應變片、SDY2107超動態(tài)應變儀、Tektronix數字熒光示波器、測速儀、AL810工業(yè)調節(jié)器，熱電偶及電爐。當壓氣槍發(fā)射一撞擊桿（子彈），以一定熟讀撞擊輸入桿時，將產生一入射彈性應力脈沖。反射波，透射波可得到應得的數據。試驗可以測量到的是、和，利用以上關系就可以計算出試件的應力應變關系及應變速率的大小。為了消除這一現象，已有多篇文章進行加以論證和解決。(僅與材料性質有關的常數)的速度在壓桿中傳播。為了盡量減少彌散效應對試驗的影響，通常由兩個辦法:第一個辦法是減小壓桿的半徑，要求半徑:與應力脈沖寬度λ的比值γ/λ≤。（2）慣性效應SHPB試驗是在沖擊載荷作下進行的，試件的變形速率很高，因此，作用在試件上的外力做功，除轉化為試件的應變能以外，尚有部分轉化為試件的橫向動能和縱向動能。SHPB裝置雖然已經廣泛應用于材料高應變率壓縮試驗，但是該裝置的應用還處于發(fā)展階段，還沒有一個統(tǒng)一的標準來規(guī)范，采用不同的SHPB裝置和不同的試樣尺寸試樣進行試驗得到的結果可能會有較大的差別，從而影響了試驗的可重復性，使試驗結果準確性受到懷疑。實驗后，不同的試樣沿著壓縮方向的線切割觀察到的是試樣的縱截面，而垂直于壓縮方向切割的為橫截面，實驗所需觀察的金像部分即為這兩個面。首先將試樣在不同等級的砂紙上磨光，當前一道砂紙所留下的劃痕消失后，再使用下一號砂紙磨，并且使磨光方向變換90176。圖27試樣預磨機和拋光機 試樣的腐蝕腐蝕劑為10ml水、10ml乙酸（36%）、70ml乙醇、。如果出現斷續(xù)的晶界或者觀察不出晶界則說明腐蝕太輕則應繼續(xù)腐蝕；如果觀察到晶界但是晶界周圍有黑黑一片則說明腐蝕過了則應該重新制備金相樣，重復上述步驟直到出現清晰的組織。 第3章 實驗結果及分析 鎂合金焊接接頭動態(tài)壓縮力學性能 表31TIG焊時鎂合金焊接接頭動態(tài)壓縮的實驗條件及結果序號子彈深度（mm）壓強（Mpa）時間（106s）斷裂130否240否350否460否570否680是圖31TIG焊時鎂合金焊接接頭高速壓縮應力—應變曲線圖31 TIG焊時鎂合金焊接接頭態(tài)壓縮的應力應變關系曲線，應變速率分別為=950s1，=1520s1，=2170s1,=2300s1和=2451s1。表32為摩擦攪拌焊時鎂合金焊接接頭動態(tài)壓縮的實驗條件及結果序號子彈深度（mm）壓強（Mpa）時間（106s）斷裂130否230否340否450否560是670是780是880是從表32可以看出在子彈深度為60mm時，試樣在高速沖擊下發(fā)生了斷裂。圖32摩擦攪拌焊時鎂合金焊接接頭高速壓縮應力—應變曲線=2300s1左右時兩種焊接接頭數據的比較 應變速率為=2300s1左右時兩種焊接接頭數據的比較。影響解理斷裂的因素很多，例如溫度、加載速度、晶體結構、顯微組織、第二相粒子的大小、形狀、應力大小、應力狀態(tài)、式樣形狀、工作環(huán)境等對斷裂都有重要影響。解理斷裂通常是宏觀脆性斷裂，它的裂紋發(fā)展十分迅速，常常造成零件或構建災難性的總崩潰。解理斷裂是典型的脆性斷裂雖是脆性斷裂但在斷裂前也有一個裂紋萌生和擴展的過程脆性斷裂與韌性斷裂有很人的不同脆性斷裂在斷裂前沒有明顯的塑性變形解理斷裂是一種低能量斷裂它是晶體材料中最脆的一種斷裂形式。結晶狀小刻面：解理斷口上的結晶面宏觀上呈現屋規(guī)則取向，當在光線照射下轉動斷口時呈現許許多多閃閃發(fā)光的小平面。材料機械性能相同時加載速度越大“人字紋”越明顯。 摩擦攪拌焊沖擊斷口分析ba （a） （b）dc（c） （d）圖35 摩擦攪拌焊時沖擊斷口SEM 觀察結果表明,如圖(a)、(b) 和(c)顯微斷口都存在明顯的河流花樣，斷口上有解理面和解理臺階，臺階平面上偶爾有較小的斑點凸起物，該凸起物為雜質，并可觀察到由于較大塑性變形產生的撕裂棱, 如圖(c)中出現二次裂紋，具有解理斷裂斷口的特征。 摩擦攪拌焊時AZ31鎂合金焊縫及熔合區(qū)金相組織ba dc圖37 圖37是摩擦攪拌焊時AZ31鎂合金高速沖擊下試樣的金相顯微鏡下的金相組織，可以清晰看出晶粒細小，分布稠密均勻。從圖中可以看出熱影響區(qū)內的晶粒比母材中的大，這是因為焊接時的高溫使熱影響區(qū)內的晶粒發(fā)生再回復?？捎^察到由于較大塑性變形產生的撕裂棱,出現二次裂紋，具有解理斷裂斷口的特征。參考文獻[1] FriedriehH, SehumannS. Research for a new age of magnesium in the automotive industry[J]. Jounral of Materials processing Technology, 2001, 117:276281.[2] 劉英,李元元,[J].輕金屬,2002,(8):5661.[3] 賀巖松,[J].汽車工藝與材料,2002,(6):2527.[4] 劉正,王中光,[J].特種鑄造及有色合金,1999,(5):5558.[5] 陳力禾,趙慧杰,[J]. 鑄造, 1999,(10):4550.[6] Brown R. Magnesium automotive meeting[J]. Light Metal Age, 1992, (5):1820.[7] 周開文, 孫仙奇, 莊應等. 稀土鎂合金的研究狀況[J]. 廣西大學學報, 2006,(31):186187.[8] 范才河, 陳剛, 嚴紅革等. 稀土在鎂及鎂合金中的作用[J]. 材料導報, 2005, 19(7):61.[9] 韓英芬, 劉建睿, 沈淑娟等. 鎂合金中非金屬夾雜物及其凈化方法[J]. 鑄造技術,2006, 27(6):613614.[10] 裴利霞, 張金山, 高義斌等. 稀土元素鑭對AZ91鎂合金顯微組織及硬度的影響[J]. 鑄 造設備研究, 2005,(1):20.[11] 王立世, 段漢橋, 魏伯康等. 混合稀土對AZ91鎂合金組織和性能的影響[J]. 特種鑄造及有色合金, 2002,3(6):12.[12] Ravi N V Kumar,Blandin J J, Suery M. Effect of alloying elements on the ignition resistance of magnesium alloys [J]. Scripta Materialia, 2003,(49):225本論文是師的悉心指導下完成的，在這半年里，老師在學習，實驗中給與我很大的關心和幫助。學長在實驗的設計、過程和結果分析中投入了大量的時間和精力，并在試驗過程中親身指導及論文的撰寫方面等提出了許多良好的建議和寶貴的經驗，特此表示衷心的謝意