材料微觀結構與性能分析.doc

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1、題目擴散焊接Mg/Al接頭界面微組織及力學性能研究學生XX學號開課學院完成時間：2016年XX月XX日摘要材料分析檢測技術，是關于材料成分、結構、微觀形貌的檢測技術及相關理論基礎的研究，在眾多領域的研究和生產中被廣泛應用。本報告以Mg/Al擴散焊接接頭的檢測分析為例，分別介紹了掃描電鏡（SEM）、X光衍射技術（XRD）、電子探針（EPMA）等材料微結構表征手段和顯微硬度、斷裂強度測試等材料力學性能測試手段的具體應用。關鍵詞：材料分析；微觀形貌；力學性能AbstractMaterialanalysisandtestingtechnologyaredetectiontechnol

2、ogiesandtheoreticalfoundationsaboutmaterialcomposition,structure,microstructure.Theyarewidelyusedinmanyfieldsofresearchandproduction.ThisreportintroducethedetectionofMg/Aldiffusionbondingjointasanexample,anddiscussestheapplicationprogressofX-raydiffractiontechnologyinmaterialanalysis,suchas

3、SEM,XRD,EPMAwhichareusedformaterialmicrostructureanalysisandmicrohardness,breakingstrengthwhichareusedformechanicalpropertiestesting.Keywords:materialsanalysis;microstructure;mechanicalproperties1前言在汽車行業(yè)推廣輕質材料，有利于結構重量的優(yōu)化，從而降低能源消耗與尾氣排放。鋁和鎂都具有密度低、比強度和比剛度高的特性，因此常用于結構輕量化的研究。鋁在地殼中含量居第三，僅次于氧和硅，具有

4、低密度（2.70g/cm3）、較高的比強度和比剛度、良好的耐腐蝕性、良好的導電性等優(yōu)良性能,其合金在航空航天、汽車、電力行業(yè)等已經有廣泛應用。鎂在地殼中含量居第八，在宇宙中含量居第九，其密度比鋁更低，僅為1.738g/cm3，是目前工業(yè)化應用中最輕的結構金屬材料；比強度和比剛度均高于鋁合金和鋼，在不影響強度和剛度的情況下有助于減輕材料的質量；具有良好的減震性和電磁屏蔽能力，在航空航天、汽車、儀表、通訊等行業(yè)有很大潛力[1-2]。隨著鋁、鎂在研究中的深入發(fā)展，單一的鋁和鎂性能已經難以滿足實際應用，因此越來越多研究者關注鎂鋁異種金屬焊接。鋁鎂焊接連接可以在原有的領域充分發(fā)揮兩種金

5、屬各自的優(yōu)異性能，還可以集多功能于一身的結構材料、功能材料，將運用于更多的科學領域。鋁鎂異種金屬焊接的主要問題在于母材材料表面易氧化，電阻率、熱導率、線膨脹系數較大，易產生脆性的金屬間化合物。鋁鎂異種材料焊接的研究已經成為焊接領域研究的熱點和難點[3-4]。擴散焊接是在一定的壓力和溫度下，母材待焊面發(fā)生塑性變形緊密貼合，經過原子擴散以達到冶金結合的焊接方法[5]。相比熔焊，擴散焊接由于對溫度和壓力的要求不高，不會產生凝固裂紋及高的變形應力等焊接缺陷，在材料的焊接方面具有極大的優(yōu)勢。但經過原子的擴散遷移，在接頭界面附近形成冶金結合的擴散層。這種擴散層的組織結構將決定接頭的連接性

6、能，所以采用材料微結構分析方法研究Al/Mg接頭界面微觀組織。采用金相顯微鏡、掃描電鏡觀察擴散連接接頭的結構；采用X射線衍射分析、電子探針顯微分析表征接頭成分；采用力學測試、硬度測試接頭性能。探究不同連接溫度、壓力、時間對接頭界面組織結構與連接性能的影響，確定最佳的擴散連接工藝參數。本研究對Al/Mg金屬擴散連接在實際生產中的應用推廣有重大意義。1.1材料微觀組織分析方法材料性能的本質影響因素是其微觀結構，所以材料微結構分析原理與方法是進行材料學研究的最基本工具。針對Mg/Al擴散焊接接頭界面微組織的檢測分析，主要用到掃面電鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）和電子探針（EPM

7、A）[6]。1.1.1掃描電子顯微鏡掃描電鏡（SEM）是一種利用高能電子束轟擊樣品表面激發(fā)出各種物理信息，通過對這些有效信息的搜集、放大、成像，研究材料的微觀組織形貌。掃描電鏡是一個復雜的系統(tǒng)，濃縮了電子光學技術、真空技術、精細機械結構以及現(xiàn)代計算機控制技術，能直接利用樣品表面的物質特性進行微觀成像[7]。掃描電子顯微鏡的出現(xiàn)和不斷完善彌補光學顯微鏡和透射電子顯微鏡的某些不足，它具備的優(yōu)點是：1）有較高的放大倍數，20-20萬倍之間連續(xù)可調；2）景深大，視野廣，可立體成像，直接觀察各種試樣凹凸不平表面的