镁基复合材料中的残余应变、位错及孪晶
镁合金孪晶界面迁移-概述说明以及解释
镁合金孪晶界面迁移-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在镁合金的研究领域中，孪晶界面迁移是一个备受关注的话题。
孪晶界面是在晶粒内部形成的小范围内的晶界，其在材料的性能和微观结构等方面具有重要影响。
孪晶界面迁移是指这些界面在材料中移动和变化的过程，对材料的力学性能、疲劳性能和蠕变性能等都有着重要影响。
本文将探讨镁合金孪晶界面迁移的定义、影响因素、研究方法等方面，旨在深入了解这一现象，并对未来的研究提供一定的启示。
1.2 文章结构本文主要包括引言、正文和结论三个部分。
在引言部分中，将对镁合金孪晶界面迁移进行概述，介绍文章的结构并阐明研究的目的。
在正文部分，将详细讨论镁合金孪晶界面的定义、孪晶界面迁移的影响因素以及研究方法。
最后，在结论部分将对镁合金孪晶界面迁移的启示进行总结，并探讨研究的局限性和未来展望，最终对研究成果进行总结。
整个文章结构清晰，逻辑性强，有助于读者全面了解镁合金孪晶界面迁移的研究情况和重要性。
1.3 目的本文旨在通过对镁合金孪晶界面迁移进行深入研究，探讨孪晶界面迁移的影响因素和研究方法，为进一步优化材料设计和加工工艺提供理论依据。
通过对镁合金孪晶界面迁移的分析，可以更好地理解材料内部结构的演变规律，为提高镁合金的性能和延长材料寿命提供指导。
同时，本文还将探讨镁合金孪晶界面迁移研究的局限性和未来发展方向，为相关领域的研究工作提供参考。
通过本文的研究，将进一步推动镁合金孪晶界面迁移研究的发展，为材料科学领域的发展做出贡献。
2.正文2.1 镁合金孪晶界面的定义镁合金孪晶界面是指在镁合金中出现的两个晶粒之间的特定界面，其中一个晶粒相对于另一个晶粒有一个固定的旋转关系。
这种特殊的晶界结构使得晶界处存在特定的原子排列方式，从而影响着材料的性能和力学行为。
镁合金孪晶界面的定义还包括界面的形貌和结构，例如晶界的类型（如晶格错、位错、位移等）以及孪晶晶界的导向性。
孪晶界面在镁合金中具有重要的意义，因为它们可以影响材料的强度、塑性和耐蚀性等性能。
Mg–Gd–Y–Zn 稀土镁合金应变调节机制研究
第14卷 第6期 精 密 成 形 工 程收稿日期：2021–10–20基金项目：国家自然科学基金（51775135）作者简介：韩艳彬（1970—），男，博士，高级工程师，主要研究方向为镁铝合金在航空航天领域的轻量化应用。
韩艳彬1，蒋少松2，李阳2（1.中航西安飞机工业集团股份有限公司，西安 710089； 2.哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，哈尔滨 150001）摘要：目的 在微观尺度上研究Mg–5.4Gd–1.8Y–1.5Zn 合金的应变调节机制。
方法 将拉伸试样变形至应变为6%，采用基于互相关分析的高分辨EBSD 技术测量材料内部的刚体转动张量以及几何必需位错密度。
结果 Mg–Gd–Y–Zn 合金主要由基面<a >位错以及锥面<c +a >位错调节应变，即使在软取向晶粒内，锥面<c +a >位错也会大量出现。
当发生基面–基面位错的滑移转移与基面–锥面位错的滑移转移时，相邻两晶粒滑移系之间的Luster–Morris 因子很高（>0.78）。
结论 随着不同滑移系施密特因子的升高，晶粒内的位错密度逐渐降低。
这一反常现象可以归因于硬取向晶粒变形需消耗更多的应变能，而这部分应变能以位错密度的形式储存在晶粒内。
关键词：应变调节；稀土镁合金；HR–EBSD ；滑移转移；位错密度DOI ：10.3969/j.issn.1674-6457.2022.06.001中图分类号：TG146.2+2 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2022)06-0001-09Precise Measurement of Strain Accommodation in a Mg-Gd-Y-Zn AlloyHAN Yan-bin 1, JIANG Shao-song 2, LI Yang 2(1. A VIC Xi'an Aircraft Industry Group Company Ltd., Xi'an 710089, China; 2. Harbin Institute of Technology,School of Materials Science and Engineering, Harbin 150001, China)ABSTRACT: Mg-RE alloys show improved ductility compared to other classical magnesium alloys at room temperature. The present study focused on the strain accommodation mechanism in a wrought Mg-5.4Gd-1.8Y-1.5Zn alloy at the microstructural scale. For this purpose, a tensile specimen was uniaxially strained in-situ to 6%, and the lattice rotation tensor and geometrically necessary dislocation (GND) density were measured using cross-correlation-based high angular resolution electron backscatter diffraction (HR-EBSD) technique. The strain incompatibility within the Mg-Gd-Y-Zn alloy was accommodated by basal slip to-gether with pyramidal dislocation. The GND measurements via HR-EBSD showed a high occurrence of pyramidal <c +a > dis-location even in well-aligned grains. In addition, slip transfer process of the basal-basal and basal-pyramidal type was observed with high Luster-Morris factors (>0.78), in this study. The average GND density in grains tends to decrease with the Schmid factor increases. This phenomenon can be attributed to the fact that more strain energy is consumed for the hard-oriented grains, which is stored in grains in the form of dislocation density during deformation.KEY WORDS: strain accommodation; Mg-RE alloy; HR-EBSD; slip transfer; dislocation density镁及镁合金因其低密度与高比强度的特性，在航空航天以及汽车工业领域中具有广阔的应用前景[1-3]。
基于滑移与孪生镁合金晶体塑性本构模型及微结构关联分析
中图分类号：TG1；O34
文献标志码：A
航空及运输工业对轻质合金的需求促使人们对比 强度高的镁及其合金的变形机制开展了大量的研究工 作。由于室温下仅有有限的独立易滑滑移系，镁合金 的成形性通常比其他金属材料的低。为了提高金属成 形性需要更多地了解多尺度下材料的变形机理。镁合 金的晶体结构为密排六方(HCP)，在镁单晶晶格中， 原子排列最紧密的是{0001}基面；而在基面上原子最 密排方向为 1120 或 a ，镁合金最常见的滑移系有 基面 a 滑移、柱面 a 滑移和锥面 a 滑移，然而基 面 a 滑移系和柱面 a 滑移系都只能提供 2 个独立滑 移系，而锥面 a 滑移系可以提供 4 个独立滑移系。 由于 a 位错的基面、柱面和锥面滑移的滑移方向均 为垂直于 c 轴的 1120 方向，因此无法协调沿 c 轴方 向的应变。尽管 a c 位错滑移沿 1123 方向可以协 调沿 c 轴方向的应变，但在温室环境下 a c 锥面滑 移系的启动需要相对比较高的临界分解剪切力 (CRSS)，一般情况下难以激发启动[1]，且 a c 位错 形成的主要区域往是在诸如近表面、晶粒之间的界面、
镁合金材料在单轴加载条件下的塑性变形行为具 有明显的各向异性性质，不同加载路径下所表现出的 应力应变曲线、屈服强度以及硬化率演化等塑性行为 特征都存在显著差异[6−8]。与滑移变形相比，孪生变形 具有单极性质，且改变晶体取向是一个突发过程，这 种特性对镁合金材料的塑性变形行为有着显著影响。 因此，从细观的角度研究复杂条件下的镁合金塑性行 为及破坏机理是非常有必要的。
在晶界处形成时，相邻晶粒必须发生变形以协调形状 生变形与微结构之间强关联性的原因。
蓝永庭 1，陈 渊 3，任一方 2，张克实 4，王 帅 2
(1. 广西科技大学 职业技术教育学院，柳州 545006； 2. 广西科技大学 机械工程学院，柳州 545006； 3. 广西大学 机械工程学院，南宁 530004； 4. 广西大学 土木建筑工程学院，南宁 530004)
镁合金孪晶 角度
镁合金孪晶角度镁合金作为一种轻质、高强度、高刚性的金属材料，在航空航天、汽车制造、电子信息等领域具有广泛的应用前景。
然而，镁合金的塑性较差，容易发生断裂，限制了其在一些重要领域的应用。
为了提高镁合金的塑性，研究人员采用了多种方法，其中之一就是通过控制镁合金的晶体结构，实现孪晶的形成。
孪晶是一种晶体结构缺陷，通过改变晶体中原子排列的方式，可以提高材料的强度和塑性。
本文将对镁合金孪晶角度进行详细的介绍。
一、镁合金孪晶的形成机制镁合金孪晶的形成主要受到晶体学、力学和热力学等因素的共同影响。
在晶体学方面，镁合金的晶体结构为六方密排（hcp），其基面为{0001}，孪晶界面为{11-20}。
在力学方面，孪晶的形成是为了满足材料内部的能量最小化要求。
在热力学方面，孪晶的形成受到温度、压力等条件的影响。
镁合金孪晶的形成过程可以分为以下几个阶段：1. 形核阶段：在应力作用下，镁合金晶体中的局部区域开始发生畸变，形成孪晶的核心。
2. 生长阶段：孪晶核心逐渐长大，同时伴随着基体材料的剪切变形。
3. 稳定阶段：孪晶尺寸达到一定值后，生长速度逐渐减小，最终趋于稳定。
二、镁合金孪晶角度的影响镁合金孪晶角度是指孪晶界面与基面之间的夹角。
孪晶角度的大小直接影响到镁合金的力学性能。
一般来说，孪晶角度越大，镁合金的塑性越好。
这是因为孪晶角度较大时，孪晶界面与基面之间的错配度较小，有利于减少位错的运动阻力，从而提高材料的塑性。
然而，过大的孪晶角度可能会导致镁合金的强度降低。
这是因为孪晶角度较大时，孪晶界面与基面之间的错配度较大，容易产生裂纹和缺陷，从而降低材料的强度。
因此，在实际应用中，需要根据具体的工程需求，合理控制镁合金孪晶角度的大小。
三、镁合金孪晶角度的控制方法目前，控制镁合金孪晶角度的方法主要有以下几种：1. 合金设计法：通过调整镁合金的化学成分，改变晶体结构，从而实现孪晶角度的控制。
例如，添加适量的铝、锌等元素，可以有效地提高镁合金的塑性和强度。
镁合金中孪晶的作用
镁合金中孪晶的作用
镁合金中的孪晶是指由两个晶粒共享同一个晶界而形成的晶界。
孪晶在镁合金中起着重要的作用，主要包括以下几个方面：
1. 强化作用，孪晶可以有效地阻碍晶界滑移和位错运动，从而
提高材料的抗拉强度和屈服强度。
孪晶的存在可以增加材料的塑性
变形阻力，使材料更加耐磨和耐腐蚀。
2. 形变作用，在材料的塑性变形过程中，孪晶可以促使晶粒发
生取向调整，从而改善材料的塑性变形性能，减小变形应力集中，
提高材料的延展性和韧性。
3. 热稳定性作用，孪晶可以提高材料的热稳定性，减小晶粒尺寸，增加晶界密度，从而提高材料的抗热蠕变性能和抗疲劳性能。
总的来说，孪晶对镁合金的力学性能、塑性变形性能和热稳定
性能都具有重要的影响，因此在镁合金的研究和应用中，对孪晶的
形成机制和控制方法进行深入研究具有重要意义。
镁合金塑性变形与断裂行为的研究
镁合金塑性变形与断裂行为的研究刘天模，卢立伟，刘宇重庆大学材料科学与工程学院，重庆（400030）E-mail: haonanwa@摘要：通过室温压缩拉伸实验，研究了AZ31挤压镁合金的断裂失效机制。
研究表明，在压缩破坏实验中有镦粗现象，金相显示沿粗大晶界处形成了大量的孪晶，部分孪晶界诱发裂纹源，裂纹沿晶界处传播，同时部分孪晶对裂纹起钝化阻碍作用，断口扫描表明属于韧脆混合断裂；在拉伸破坏实验中出现明显颈现象，金相显示沿拉长晶晶界处形成大量孪晶，孪晶和裂纹之间存在交互作用，断口扫描表明属于韧性断裂，同时显示出空洞形核诱发裂纹的机制。
关键词：压缩变形；拉伸变形；孪晶；断裂中图分类号：TG1. 引言镁合金属于密排六方晶体结构，其轴比（c/a）值为1.623，接近理想的密排值1.633，室温滑移系少在室温塑性变形时，出现大量的孪晶协调其塑性变形，塑性变形能力差，容易断裂[1]。
金属的断裂是指金属材料在变形超过其塑性极限而呈现完全分开的状态。
因为材料受力时，原子相对位置发生了改变，当局部变形量超过一定限度时，原子间的结合力遭到破坏，便出现了裂纹，裂纹经过扩展而使金属断开。
金属塑性的好坏表明了它抑制断裂能力的高低。
在塑性加工生产中，尤其是对塑性较差的材料，断裂常常是引起人们极为关注的问题。
加工材料的表面和内部的裂纹，以至于整体的断裂，都会使得成品率和生产率大大降低[2,13]。
因此，研究镁合金塑性变形中的断裂行为和规律对于有效地防止金属成形过程中的断裂，充分发挥金属材料潜在的塑性有重要意义.2. 实验内容实验材料选用AZ31挤压材，挤压温度为300℃，挤压比为4.5，挤压速度为1mm/s，将挤压样加工成标准压缩样Φ7×14mm和标准拉伸样，并选此标准压缩样进行400℃保温2小时的退火，利用新三思万能电子试验机CMT－5150以1mm/min的速度沿挤压方向进行压缩和拉伸破坏实验；然后利用数码相机对失效后试样断口方向及断面进行拍照宏观分析；再对失效试样的压缩或拉伸方向进行金相显微组织分析；最后利用扫描电子显微镜对压缩和拉伸的断口形貌进行分析。
镁合金复合变形微观组织和力学性能研究
镁合金复合变形微观组织和力学性能研究闫信行;王忠堂;梁海成;赵晖【摘要】对AZ31镁合金压痕-压平复合变形进行实验研究.研究结果表明,镁合金材料在低温塑性变形时,孪晶及孪生变形是主要变形机制;变形温度越高,孪晶组织越少;复合变形系数越大,孪晶组织越多,在晶粒内部产生了大量的孪晶组织;并且在晶界处开始发生动态再结晶,产生细小的动态再结晶晶粒;随着塑性变形程度的增大,晶粒取向开始发生变化,动态再结晶晶粒开始长大,直到覆盖初始的粗大晶粒,晶粒得到细化.当压缩率达到29％后,发生完全动态再结晶,晶粒得到充分的细化,晶粒平均尺寸达到8μm.当复合变形系数0.2时,组织中的孪晶数量较少,晶粒平均尺寸达到20μm.经过复合变形的AZ31镁合金板材的屈服强度达到212MPa,抗拉强度达到298MPa,延伸率提高至17.2％,分别提高20.1％、25.4％、34.3％.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2018(037)006【总页数】6页(P1-5,12)【关键词】AZ31;镁合金;复合变形;微观组织;力学性能【作者】闫信行;王忠堂;梁海成;赵晖【作者单位】沈阳理工大学材料科学与工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学材料科学与工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学材料科学与工程学院,沈阳110159;沈阳理工大学材料科学与工程学院,沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TG146.2镁合金材料在常温下塑性成形能力差的特点极大地限制了镁合金材料的开发和应用。
激烈切向变形是镁合金板材产生多孪晶、多孪晶滑移系和动态再结晶的重要方法之一，可以实现孪生诱发再结晶及织构弱化，有效改善镁合金板材各个方向上的孪晶组织及织构分布，进而提高镁合金板材的力学性能和室温成形性能。
曹凤红等[1]研究了AZ61镁合金经过挤压-锻造变形后的微观组织演变规律，研究发现晶粒尺寸由铸造状态的121μm细化到5μm，室温下抗拉强度为315MPa，屈服强度为227MPa，伸长率为20%，与铸造状态相比，分别提高了42%、76%和71%。
合金元素对镁层错能和孪晶偏析能的影响规律及作用机制
迫于合金设计的需要，亟需建立镁合金“数据库”，以优化出更多具有潜力的合金元素。广义层错能和孪晶界偏析能作为镁合金“数据库”的两个重要物理参数，对预测合金的力学性能具有重要意义。
具体来说，层错能降低表明位错和孪晶形核的可能性增加，有助于启动额外变形方式；孪晶界偏析能降低代表溶质原子偏析的可能性增大，即对孪晶性质的改善效果增强。本论文基于第一性原理计算，研究了合金元素的种类和含量对镁合金广义层错能和孪晶界偏析能的影响规律和作用机制，为新型高强韧镁合金的成分设计提供借鉴和依据，主要结论如下：(1)研究了21种合金元素掺杂下镁合金广义层错能的变化规律。
揭示出In、Li、Sn和Bi元素使层错能下降且在Mg中固溶度大，有助于提高镁合金的塑性；Cd、Al、Ag、Ga、Zn和Pb元素掺杂可使层错能较大程度降低，但同时引发晶格畸变，因而相应镁合金的塑性依赖于掺杂含量；Be、Si、Ge、Cu、Na、Sr和K元素虽然使层错能大幅下降，然而在Mg中固溶度很小，导致对塑性的改善有限；此外，Al、Sn共掺下I2和T2层错能降低，即形成不全位错和孪晶的可能性增加，有助于改善镁合金塑性；揭示出新型HCP结构Au的基面层错能比纯Mg的低，导致其易于向FCC结构相转变。(3)选取典型的Al和Zn元素，研究了元素含量对镁合金广义层错能的影响规律。
镁合金在大变形和高应变率下塑性变形研究进展_宁俊生
镁合金在大变形和高应变率下塑性变形研究进展Research and Prog ress of Plastic Deformation o f M ag nesium A lloy sat H igh S train Rate and Large Deformation宁俊生1,范亚夫2,彭秀峰1(1烟台大学物理系,山东烟台264005;2中国兵器工业集团第五二研究所烟台分所,山东烟台264000)NING Jun-sheng1,FAN Ya-fu2,PENG Xiu-feng1 (1Phy sics Department of Yantai U niversity,Yantai264005,Shandong,China;2Yantai Branch of No.52Institute o f China Ordnance Industrie s Group,Yantai264000,Shandong,China)摘要:介绍了强应变塑性大变形下镁合金研究现状。
重点综述了在较高应变率及冲击载荷作用下关于镁合金变形的研究情况,同时也比较详细地综述了在不同温度、不同载荷作用下镁合金塑性变形特征及其物理机制。
最后简要介绍了几个描述材料在较高应变率和冲击载荷作用下变形行为的数学表示式,并就镁合金作为结构材料的研究说明了作者的一些看法。
关键词:镁合金;塑性大变形;高应变率;冲击载荷中图分类号:TG146.22 文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2007)09-0067-07A bstract:Study about micro-structural changes of m ag nesium alloy s under large strains and severe plastic defo rmatio n w ere introduced.A ttention is concentrated on the research about the plastic de-fo rm ation of magnesium alloy s unde r impact loading and high strain rate.Meanw hile,the pro perties and phy sical mechanism s of plastic defo rmatio n of magnesium alloys under different lo ads and over a wide rang e of tem peratures we re review ed.Finally,sev eral fo rmula for describing the behaviors of magnesium alloy s under dy namic loading at hig h strain rate w as summ arized briefly,and so me sugges-tions on the study of m ag nesium alloy s used as structural m aterials were o ffered.Key words:magnesium alloy;larg e plastic defo rmatio n;hig h strain rate;impact loading 随着对镁合金研究的不断深入,镁合金优越的综合性能逐渐为人们所认识。
AZ31镁合金塑性变形机制及再结晶行为的研究共3篇
AZ31镁合金塑性变形机制及再结晶行为的研究共3篇AZ31镁合金塑性变形机制及再结晶行为的研究1AZ31镁合金塑性变形机制及再结晶行为的研究AZ31镁合金是一种常见的轻质结构材料，在航空、汽车、电子等领域有着广泛的应用。
其具有良好的加工性能和强度，但同时也存在着较高的塑性失稳和晶粒长大的问题。
因此，深入研究AZ31镁合金的塑性变形机制和再结晶行为，具有重要的理论和实际意义。
塑性变形机制是指材料在外力作用下发生形变的过程，其中包括与晶体结构、晶粒尺寸等因素相关的塑性变形机制。
对于AZ31镁合金而言，其塑性变形机制主要涉及到位错滑移、孪晶滑移和孪晶形核等三种机制。
其中，位错滑移是指晶体中的位错沿晶体的晶格面和晶格线移动的过程。
在AZ31镁合金中，位错滑移是最主要的塑性变形机制，其滑移面主要是(basal)面和<1010>面，滑移向量主要是[0001]和[1011]方向。
此外，AZ31镁合金中还存在着孪晶结构，孪晶滑移和孪晶形核也是重要的塑性变形机制。
孪晶滑移是指晶体中的孪晶体双晶之间发生的滑移，其滑移向量主要是<1120>方向。
而孪晶形核是指晶体中的孪晶体双晶的形成过程，其主要原因是应力超过了晶体破裂强度，从而在滑移区形成孪晶体双晶。
除了塑性变形机制之外，再结晶行为也是AZ31镁合金的重要研究方向之一。
再结晶是指已变形晶体再次形成新的等轴晶体的过程，其可以消除塑性失稳、细化晶粒并改善材料的力学性能。
在AZ31镁合金中，再结晶主要涉及到晶界迁移和晶粒再结晶两种机制。
晶界迁移是指已有的晶界沿一定方向运动形成新的晶界，它主要发生在高温下。
晶粒再结晶是指形成新的等轴晶体，其主要原因是由于晶界不稳定所致，一般发生在较低温度下。
综上，AZ31镁合金的塑性变形机制涉及到位错滑移、孪晶滑移和孪晶形核等多种机制，而其再结晶行为也具有晶界迁移和晶粒再结晶两种机制。
深入研究其塑性变形机制和再结晶行为，对于其优化材料性能、改善加工效率和缓解材料失稳问题具有重要的理论和实际应用价值综合分析，AZ31镁合金的塑性变形机制和再结晶行为是相互关联的复杂过程，其研究具有重要的理论和应用价值。
镁合金塑性变形中孪生行为的研究
镁合金塑性变形中孪生行为的研究镁及其合金是所有金属工程材料中密度最小的,表现出良好的铸造成型、切削以及焊接性能,在汽车、航空、交通、通信以及日常生活中有很大的应用潜力,因此得到广泛关注。
轧制态AZ31板材具有强烈的基面织构,导致其力学行为的各向异性,塑性变形能力差,所以加工成型能力较差,严重限制了镁合金板材的大规模应用。
本文对具有初始轧制织构的AZ31镁合金进行了连续压缩实验,并借助光学显微镜、X射线衍射和背散射电子衍射等分析技术,探索镁合金形变过程中的拉伸孪生行为以及孪生对镁合金性能的影响。
研究结果表明:(1)镁合金变形过程孪生的启动与其晶界取向有关,初始晶界取向差较小,孪生越容易形核;单向加载情况下,初始材料受力情况简单,孪晶变体的激活遵循施密特一般规律,即拥有较高施密特因子的孪生变体优先启动。
(2)沿初始轧制态试样RD方向连续压缩时,孪晶晶界数目与孪晶体积分数呈现不同的变化趋势:当应变量小于2%时,应变增加孪晶界数量会迅速增加;当应变量继续增加至6%的过程中,孪晶界数量基本保持不变;继续变形孪晶界数目会随着孪晶吞并基体晶粒而迅速减少;而在整个变形过程中,孪晶体积分数呈现一直上升的趋势直至孪生完全,这主要是因为孪晶会以孪晶界迁移的方式生长,当同种孪生变体的相互合并或者孪晶完全吞并基体晶粒时,孪晶界会随之消失而孪晶体积分数会达到极值。
(3)在初始变形下,基体晶粒内部会优先启动施密特因子较大的拉伸孪生变体,随着应变的增加,其他低施密特因子变体也会被激活来协调均匀塑性变形;而在产生孪晶的晶粒中,孪生变体一般都具有较大的施密特因子。
在整个变形过程中,虽然少数晶粒的拉伸孪生变体具有较高的施密特因子,但是由于其拉伸孪生变体所需周围相邻晶粒提供较大的协调应变张量而无法被激活;而部分晶粒虽然取向偏离初始织构方向,但是它们产生相应的拉伸孪生变体所需相邻晶粒提供的协调应变远小于上述晶粒,故综合考虑局部变形协调因素后,这些晶粒中的变体会被激活来协调均匀塑性变形。
镁合金塑性变形机制及动态再结晶研究进展
镁合金塑性变形机制及动态再结晶研究进展李立云;曲周德【摘要】This paper reviews the mechanism of plastic deformation in magnesium and its alloy at room temperature and dy-namic recrystallization behavior at high temperature, summarizes the research development of the plastic deformation mecha-nism of magnesium alloy and dynamic recrystallization. The results show that the process parameters, processing technology and alloy elements can affect the plastic forming process of magnesium alloy, twin can effectively promote the basal slip;as an important mechanism of grain refinement mechanism, the dynamic recrystallization can effectively start the prism surface of grain boundary sliding, thus to improve the plasticity of magnesium alloy. It points out that it is the important development di-rection of magnesium alloy to optimize the process parameters, research and develop the new technology, refine the grain size.%综述镁及镁合金在室温下塑性变形机制和高温下动态再结晶行为,总结镁合金塑性变形机制和动态再结晶的研究进展. 结果表明:工艺参数、加工工艺、合金元素等均能影响镁合金的塑性成形过程,孪生能有效促进非基面滑移,动态再结晶作为一种重要的晶粒细化机制能有效启动晶界处的棱柱面滑移,提高镁合金的塑性. 指出优化工艺参数,研发新型工艺,细化晶粒尺寸是变形镁合金发展的重要方向.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2015(028)006【总页数】3页(P197-199)【关键词】镁合金;塑性变形机制;动态再结晶【作者】李立云;曲周德【作者单位】天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室,天津300222;天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室,天津300222【正文语种】中文【中图分类】TG146.20 引言镁合金以其低密度、高比强度和比刚度、良好的减震性和导热性、绝佳的电磁屏蔽性、易切削、易回收等优点，被誉为“21世纪绿色工程结构材料”［2］。
镁合金中的缺陷对力学性能的影响
镁合金中的孪晶对力学性能的影响魏新20140902072（重庆大学材料科学与工程学院）摘要：本文综述了镁合金中拉伸孪晶，复合孪晶以及孪晶与孪晶界的交互作用三个方面对于力学性能的影响，首先详细介绍了镁合金出现的孪晶类型，然后围绕镁合金出现的孪晶，详细介绍了孪晶对于织构的影响，利用预变形产生不同类型的孪晶对于力学性能的影响，以及简单介绍了孪晶与孪晶界的强化作用，最后展望了利用孪晶组织改善镁合金性能的前景和发展方向。
关键字：镁合金，孪晶，力学性能1 前言镁合金作为最轻的金属结构材料，具有比强度高，比刚度高，电磁屏蔽性能优异，因而被誉为“21世纪绿色工程材料”[1]。
但是镁合金的滑移系少，在室温状态下，基面滑移只能提供两个独立的滑移系，不能满足V on Mises准则所要求的5个独立的滑移系。
这限制了镁合金的变形能力。
而镁合金的柱面滑移和锥面滑移，则需要较大的临界剪切应力才能启动，因此孪生作为一种变形机制在镁合金具有很重要的作用，镁合金中常见的孪生类型有[2]﹛1012﹜，﹛1011﹜,﹛1013﹜,﹛3034﹜以及二次孪晶等，其中最常见的是﹛1012﹜拉伸孪晶，﹛1011﹜压缩孪晶以及﹛1011﹜-﹛1012﹜二次孪晶。
而在诸多的孪晶类型里面，﹛1012﹜拉伸孪晶是最容易出现的，而加载方式是平行于C轴拉伸或者垂直于C轴压缩，当反向加载时，拉伸孪晶可能会消失或者变小，这一过程成为退孪生。
孪生变形机制在镁合金中有着重要的作用，本文主要讲述了通过不同的加载方式，引起镁合金中的孪晶的变化，然后考察孪晶对于力学性能的影响。
2 镁合金织构对力学性能的影响镁合金织构的产生主要是由于基面<a>滑移和﹛1012﹜孪生，当镁晶体的C 轴受到拉应力时，孪生后的取向与母体晶粒成86.3°的位向关系[3]。
孪生后晶体的C轴平行于外加应力轴。
所以发生孪生变形后的镁合金，容易形成C轴平行于外加应力轴的织构，如挤压丝织构及轧制板织构。
研究人员揭示五重孪晶形成机理
研究人员揭示五重孪晶形成机理
作者：沈春蕾刘言
来源：《科学导报》2020年第03期
近日，中国科学院金属研究所钛合金研究部联合美国太平洋西北国家实验室以及密歇根大学等单位，采用高分辨原位透射电镜和分子动力学模拟方法，在原子尺度揭示了两种五重孪晶的形成机理。
此次研究人员发现，在约3纳米的金、铂和钯纳米颗粒的聚集生长过程中，纳米颗粒可以通過颗粒间的取向黏附形成起始的两个孪晶界面，然后经原子表面扩散和高能晶界形成及分解（机理1）或不全位错的滑移（机理2）形成五重孪晶结构。
两种形成机理主要取决于颗粒取向黏附后所形成的表面结构。
如果经取向黏附后，形成的凹面夹角接近90°，则为机理1;如果形成的凹面夹角接近150°，则为机理2。
高阻尼镁基复合材料研究现状
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AZ31镁合金变路径压缩的力学性能和孪晶机制
AZ31镁合金变路径压缩的力学性能和孪晶机制宋广胜;陈强强;徐勇;张士宏【摘要】对AZ31镁合金轧制板材进行变形方向依次为轧向(RD)、横向(TD)、轧向和横向的变路径压缩实验,研究变形过程中的力学性能,并采用电子背散射衍射(EBSD)观察上述变形过程中晶粒取向变化,分析孪晶变体的启动情况.结果表明:在变路径压缩过程中,各路径压缩过程依次对应拉伸孪晶、二次孪晶、解孪晶和拉伸孪晶的微观变形机制,首次变形所产生的预应变提高后续变形中孪晶形核启动力,使后续变形过程的屈服强度大幅增加.二次孪晶的启动遵循Schmid定律,孪晶变体启动的选择性倾向明显,由t1或t5变体来完成二次孪晶.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2016(026)009【总页数】9页(P1869-1877)【关键词】AZ31镁合金;变路径压缩;屈服强度;二次孪晶;孪晶变体【作者】宋广胜;陈强强;徐勇;张士宏【作者单位】沈阳航空航天大学材料科学与工程学院,沈阳110036;沈阳航空航天大学材料科学与工程学院,沈阳110036;中国科学院金属研究所,沈阳110016;中国科学院金属研究所,沈阳110016【正文语种】中文【中图分类】TG146.2作为目前最轻的金属结构材料之一，镁合金具有的较高比强度和比刚度、优良的电磁屏蔽性、减震性和机械加工性能等一系列优点[1−2]，使得镁合金成为近些年来的研究热点。
然而，由于密排六方结构(HCP)的特点，镁合金室温下能够启动的独立滑移系较少，导致室温塑性差，变形加工困难[3−5]，强烈制约着镁合金的发展。
镁合金的塑性变形机制有基面、柱面、锥面滑移和锥面孪晶，但在室温变形中，由于柱面和锥面滑移的临界剪切应力(Gitical resolved shear stress, CRSS)远高于基面滑移而不易被启动，只有基面滑移提供两个垂直于C轴的独立滑移系，而平行于C轴方向的应变主要由锥面孪晶来协调。
位错密度、残余孪晶体积分数和织构强度
位错密度、残余孪晶体积分数和织构强度是材料科学领域中重要的参数，它们直接影响着材料的力学性能和微观结构特征。
本文将对这三个参数进行深入探讨，分析它们之间的关系和对材料性能的影响，旨在为材料科学研究提供一定的参考。
一、位错密度位错密度是描述晶格缺陷的重要参数之一，通常用位错线、位错环或位错壁的长度总和来表示。
位错密度的大小直接影响着材料的塑性变形和变形硬化行为。
在金属材料中，位错密度与材料的强度和塑性有着密切的关系，位错密度越高，材料的强度通常也会越高。
通过控制位错密度可以调控材料的力学性能，是材料强化的重要手段之一。
二、残余孪晶体积分数残余孪晶体积分数是描述材料晶体内部结构的参数，它表示在材料的晶界、晶内及晶界周围残余孪晶晶粒的体积分数。
残余孪晶体积分数的大小与材料的晶粒尺寸和晶界密度密切相关，它反映了材料的晶界特征和晶粒的形貌。
残余孪晶体积分数的增加，通常会导致材料的塑性和韧性增加，而强度和硬度会有所降低。
在材料设计和制备过程中，需要合理控制残余孪晶体积分数，以获得所需的力学性能。
三、织构强度织构是描述材料晶粒取向分布规律的参数，它直接影响着材料的各向异性和力学性能。
织构强度是描述织构特征强度的指标，它反映了材料晶粒取向的偏好程度。
通常情况下，织构强度越高，材料的各向异性越明显，其力学性能也会有所提高。
在材料加工和热处理过程中，需要注意对织构的控制，以调节材料的力学性能和各向异性。
位错密度、残余孪晶体积分数和织构强度是材料科学研究中重要的参数，它们直接影响着材料的力学性能和微观结构特征。
合理控制这些参数，可以调节材料的强度、塑性、韧性和各向异性，为材料的设计和应用提供了重要的参考。
在今后的材料科学研究和工程应用中，需要进一步深入探讨这些参数之间的关系，以获得更加优良的材料性能。
四、位错密度对材料性能的影响位错密度是材料中位错的数量和密度，是材料塑性变形和变形硬化行为的关键参数。
对于金属材料来说，位错密度的增加会导致材料的强度增加，因为位错阻碍了位错位移，并增加了位错与位错之间的相互作用。
镁合金位错滑移和加载方向关系 -回复
镁合金位错滑移和加载方向关系-回复标题：镁合金位错滑移与加载方向的关系一、引言位错是材料科学中的重要概念，它是晶体结构中线性缺陷的一种，对材料的力学性能和塑性变形有着显著影响。
在镁合金中，位错的运动和分布状态直接影响其机械性能和加工行为。
加载方向，作为外部应力作用的一个关键参数，对位错滑移的过程和模式具有决定性作用。
本文将详细探讨镁合金中位错滑移与加载方向的关系。
二、位错的基本概念位错是晶体中原子排列的局部畸变，可以分为刃型位错和螺型位错两种类型。
刃型位错表现为一排原子相对于理想晶格发生横向位移，形成一个类似于刀刃的线性缺陷；螺型位错则是晶格轴旋转形成的螺旋形线性缺陷。
三、位错滑移理论位错滑移是金属塑性变形的主要机制之一。
在外部应力的作用下，位错会沿着特定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）进行移动，导致相邻晶面的原子发生相对滑动，从而实现塑性变形。
四、镁合金的晶体结构与位错特性镁合金主要由镁元素和其他元素（如铝、锌、锰等）组成，其晶体结构通常为六方密堆积（HCP）结构。
这种特殊的晶体结构使得镁合金的位错运动具有一定的复杂性。
在HCP结构中，只有部分晶面和晶向允许位错滑移，这被称为“滑移系统”。
五、加载方向对位错滑移的影响加载方向对位错滑移的影响主要体现在以下几个方面：1. 激活滑移系统：不同的加载方向可能会激活不同的滑移系统。
在镁合金中，由于其独特的HCP结构，只有某些特定的滑移系统能够在特定的加载方向下被激活。
2. 位错交互作用：加载方向也会影响位错之间的相互作用。
例如，当加载方向与位错线平行时，位错间的交互作用较弱，滑移阻力较小；而当加载方向与位错线垂直时，位错间的交互作用增强，滑移阻力增大。
3. 孪生变形：在某些加载条件下，位错滑移可能会引发孪生变形。
孪生是一种特殊的塑性变形机制，它涉及到两个或多个位错系统的协同运动。
加载方向对孪生变形的发生和演化具有重要影响。
六、实验研究与实例分析为了深入理解加载方向对镁合金位错滑移的影响，科学家们进行了大量的实验研究和模拟计算。
AZ31镁合金板材复合形变的孪晶组织及晶粒尺寸
AZ31镁合金板材复合形变的孪晶组织及晶粒尺寸陈永志;王忠堂;符和锋【摘要】研究了复合形变对镁合金AZ31板材性能的影响规律,比较了不同变形齿间比、温度和压下量对镁合金板材微观组织的影响.研究结果表明,在复合变形条件下,随着齿间比的增大,板材孪晶体积分数逐渐减小,平均晶粒尺寸有先减小后增大的趋势.随着压下量的逐渐增大,板材的孪晶体积分数逐渐增大,平均晶粒尺寸也有先减小后增大的趋势.同时过大的压下量容易导致板材断裂.随着变形温度的提高,板材能完成较大的变形量,但是孪晶体积分数逐渐减少,晶粒尺寸先减小后增大.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2014(033)005【总页数】5页(P48-52)【关键词】镁合金AZ31;复合形变;孪晶组织;晶粒尺寸【作者】陈永志;王忠堂;符和锋【作者单位】沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TG146.22;TG115.21镁合金具有高比强度、高比刚度，电磁屏蔽效果佳、机械加工性能优良，易于回收等优点[1]。
但是镁合金为密排六方晶体结构，没有足够的独立滑移系，低温下变形主要靠孪晶进行协调。
高温下镁合金板材塑性有所提高，但是其容易氧化，最终限制了镁合金普及推广。
因此，研究变形镁合金的性能，提高其在低温甚至室温的成形性能具有重要的意义。
之前一些研究人员主要通过细化晶粒来提高镁合金的强度和延展性[2-4]。
Q.Yang与A.K.Ghosh通过循环波浪模具压制镁合金板材(ABRC)，使其微观晶粒细化到1.4μm[5-6]。
Huang等人通过单向循环弯曲使镁合金板材平均晶粒尺寸得到细化[7].杨续跃等人利用低温双向反复弯曲方法并且应用一定的退火工艺细化了AZ31镁合金晶粒[8]。
以上工艺都是在降温过程中进行，实验不易操作并且不能有效量化工艺参数，具有一定的生产局限性。
碳纳米管增强镁基复合材料强化机制的解析法研究_李维学
。 近期在复合材料的实验和理论研究 ， 特别是在强化机制方面也做了一些
８－１ ０］ 。 为了获得高强度的复合材 料 ， 工作 ［ 人们通 过 实 验 测 定
或细观力学分析 的 方 法 确 定 各 种 不 同 性 能 的 组 分 材 料 和 各 种增强材料的细 观 结 构 形 式 对 复 合 材 料 强 度 的 影 响 。 然 而 复合材料的破坏机理很复杂 ， 不仅取决于增强体 和 基 体 的 物 纤维形状和分布以及体积含 量等 ， 而 且 与 工 作 环 境、 理性质 、 状态 、 制造工艺以及界面强度等因 素有 关 。 对 于 镁 基 复 合 材 料增强机理的研究 ， 也只是对实验现象或结果进 行 一 些 定 性 并没有对这些现象及内部的 微观 过程进 行 深 入 的 研 的解释 ， 究， 更没有建立起 相 关 的 强 化 机 制 ， 使得镁基复合材料强化 机制尚不明确 。 因此 ， 镁基复合材料的强化 机 制 和 强 度 预 报 以及材料设计一直是材料学的研究热点 。
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材料导报 Ｂ： 研究篇
下） 第２ ０ １ ２ 年 ２ 月（ ６ 卷第 ２ 期 ２
向Ｃ ＮＴ ｓ传递引起的应 力 转 移 强 化 ， Ｃ ＮＴ ｓ是 载 荷 的 主 要 承 担者 。 根据复合材料的受力过程和结构 特 点 ， 认为该过程较 符合以剪切滞后模型为基础的复 合材料强 度分析 方 法 （ 它不 仅考虑了组分尺 度 及 增 强 体 体 积 分 数 等 因 素 对 复 合 材 料 强 同时考虑了增强体的拔出对材料拉伸性能的影 度的影响 ， 。 为此以剪切滞后模型为基础研究 了 应 力 转 移 过 程 。 采 响） 如图１所 用的模型为无 限 大 基 体 中 包 含 一 定 数 量 的 纤 维 ， 假设碳纳米管在镁基复合材 料中完 全 分 散 、 取 向 一 致， 以 示， 六角形阵列排列 ； 从模型中取出一个代 表性体 积元 （ 进 Ｒ Ｖ Ｅ） 行分析 （ 外径为 ａ、 嵌入外半径为 Ｒ 的同心基体中的单纤维 ， 嵌入镁基体中的 Ｃ 纤维拔出应 力σ 平 行 模型 ， ＮＴ ｓ长度为ｌ 。 于ｚ 轴 ）