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搅拌摩擦焊接与加工AZ31镁合金的组织、织构和力学性能研究的任务书
任务书
题目：搅拌摩擦焊接与加工AZ31镁合金的组织、织构和力学性能研究
一、研究背景和意义
镁合金因其低密度、高比强度、良好的耐腐蚀性和可再生性而备受关注，广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域。然而，镁合金的应用受到其材料特性和制造过程中的技术限制。例如，由于镁合金的低塑性和易氧化性，传统的热加工方法（如锻造和挤压）难以实现镁合金的大变形加工，且容易导致表面氧化和缺陷。因此，较新的加工方法，如搅拌摩擦焊接和加工（SASW和SAS），已经成为制造镁合金零件的有效方法。
搅拌摩擦焊接和加工是一种在不加热的情况下通过高速旋转的工具和应用轴向压力实现金属表面塑性变形的方法。它可以在不改变材料化学组成和结构的情况下制造出与传统加工方法相比具有更高密度、更细小的晶粒、更均匀的显微组织和更好的力学性能的材料。
AZ31镁合金是最常用和研究最多的镁合金之一，用于制造通讯和电子设备、航空及汽车等方面。然而，由于其高热膨胀系数、易形成氧化皮和微观结构异质性等问题，使得AZ31镁合金在复杂工艺中的加工效果受到一定限制，同时也影响材料的力学性能。
针对AZ31镁合金在加工中存在的问题，本研究旨在探究搅拌摩擦焊接和加工对于AZ31镁合金的组织、织构和力学性能的影响，为未来AZ31镁合金的应用和生产提供理论支持和技术指导。
二、研究内容和方法
本研究的主要内容是通过搅拌摩擦焊接和加工AZ31镁合金，研究其组织、织构和力学性能的影响，并与传统加工方法进行比较。
1.AZ31镁合金的制备和处理
研究初期，需要先采购适量的AZ31镁合金材料，并进行基础处理和测试。处理主要包括分离样品、磨光样品及进行化学试剂清洗。磨光将通过大概率去除材料表面的氧化皮，化学试剂清洗将去除所有的其他类型的表面污垢、化学试剂等。因为在制造过程中表面上可能有严重的氧化、矿物或质量缺陷，这些因素会对后续的实验结论产生影响。
2.搅拌摩擦焊接和加工AZ31镁合金
在制备好的AZ31合金坯料样品中进行搅拌摩擦焊接或搅拌摩擦加工。不同的搅拌摩擦参数如低速和高速摩擦指数、间距、切削头形状和角度将被尝试，以确定哪些摩擦条件能够实现良好的加工态势。
3.组织和织构的分析和表征
通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等手段，对AZ31镁合金的组织、晶粒尺寸、晶界特征、孪晶、原位相及织构等进行分析和表征。同时，通过X射线衍射（XRD）测量的技术获得AZ31镁合金的晶体结构和晶格参数。
4.力学性能测试
通过万能试验机对不同条件下的AZ31镁合金进行拉伸、抗弯和压缩测试。同时，需要分析并比较不同实验条件下AZ31镁合金的力学性能，并考虑这些力学性能的相关性。
三、预期成果和意义
本研究将采用搅拌摩擦焊接和加工AZ31镁合金，研究其组织、织构和力学性能的影响，并比较不同加工和处理条件下的差异，预期可以获得以下成果：
1.探索并分析搅拌摩擦焊接和加工AZ31镁合金的组织结构和晶粒特征。通过比较搅拌摩擦加工方法和传统加工方法，确定搅拌摩擦焊接和加工AZ31镁合金对晶粒尺寸、晶界特征、孪晶、原位相及织构等的影响。
2.确定搅拌摩擦焊接和加工AZ31镁合金的力学性能，并与传统加工方法相比，在拉伸、抗弯和压缩测试中分析并比较不同实验条件下AZ31镁合金的力学性能。
3.针对AZ31镁合金在加工过程中存在的问题，为未来AZ31镁合金的应用和生产提供理论支持和技术指导，从而推动AZ31镁合金在工业应用中更广泛的应用。
四、参考文献
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