AZ31镁合金塑性变形不均匀性与变形机制的研究
AZ31B镁合金大应变循环变形行为研究
AZ31B镁合金大应变循环变形行为研究耿长建;师俊东;李晓欣;王志宏;滕佰秋【摘要】为了研究AZ31B镁合金在大应变幅条件下的变形机制,开展了该合金在7.嬲应变幅条件下的循环行为研究.结果表明:在拉伸阶段的最大应力值随着循环周次的增加而减小,而在压缩过程中的最大应力值随着循环周次的增加而增大,在整个循环过程中材料呈现循环应变硬化特性,拉应力是导致循环应变硬化的主要原因;随着循环周次增加,滞回曲线的不对称性基本不变.真应力-真应变滞回曲线在卸载和反向拉伸阶段出现3个拐点.在压缩过程中发生{10-12}孪生,反向拉伸过程发生去孪生行为,包申格效应对去孪生行为具有较大影响.研究表明:孪生-去孪生是大应变幅循环变形的主要变形机制;对拉伸、反向压缩过程的变形特征及机制的分析,可为低周疲劳行为的研究提供参考.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2016(042)001【总页数】5页(P79-83)【关键词】AZ31B镁合金;非对称;应变硬化;滞回曲线;孪生-去孪生【作者】耿长建;师俊东;李晓欣;王志宏;滕佰秋【作者单位】中航工业沈阳发动机设计研究所,沈阳110015;中航工业沈阳发动机设计研究所,沈阳110015;中航工业沈阳发动机设计研究所,沈阳110015;中航工业沈阳发动机设计研究所,沈阳110015;中航工业沈阳发动机设计研究所,沈阳110015【正文语种】中文【中图分类】V216.3镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、铸造性能良好、电磁屏蔽能力较强以及易于再生利用等一系列优点，被誉为“21世纪最具发展潜力和前途的材料”。
其结构件在汽车、飞机、计算机、通讯等领域的应用日益广泛［1-3］。
AZ31B变形镁合金因其延展率良好和强度较高，是目前应用最多的挤压变形镁合金。
在不同加载方向下，AZ31B变形镁合金呈现各向异性。
许多对镁合金在应变控制的低周疲劳的研究表明，加载方式和样品的织构对其疲劳性能具有重要影响［4-10］。
AZ31镁合金棒材在不同温度下拉伸和压缩变形机制分析
收稿日期：２０１８－０１－０６ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（项目编号：５１１７４１８９，５１４０５３１０） 作者简介：宋广胜（１９７１－），男，辽 宁 丹 东 人，副 教 授，博 士，主 要 研 究 方 向：镁 合 金 塑 性 变 形 工 艺 及 机 理，Ｅｍａｉｌ：ｓｏｎｇｇｓ１７＠
１６３ｃｏｍ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｄｕｒｉｎｇｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓ ｉｎｇｅｘｔｒｕｄｅｄＡＺ３１Ｍｇａｌｌｏｙｒｏｄａｔｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，１００℃，１７０℃，２３０℃ ａｎｄ３００℃，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｔｅｘｔｕｒｅｏｆｔｈｅｒｏｄａｆｔｅｒｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｅｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｔｈａｔａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆｅｘｔｅｎｓｉｏｎｔｗｉｎｗａｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅｓｉｌｋｔｅｘｔｕｒｅｏｆｔｈｅｅｘｔｒｕｄｅｄＭｇａｌｌｏｙｒｏｄ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｙｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｕｒｖｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｔｒｕｄｅｄＭｇａｌｌｏｙｒｏｄ，ａｎｄｔｈｅａｓｙｍｍｅｔｒｙｗａｓ ｎｏｔｄｉｓｐｌａｙｅｄｗｈｅｎｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓｒａｉｓｅｄｔｏ３００℃．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ（ＤＲＸ） ｏｃｃｕｒｒｅｄｆｏｒｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｔ１７０℃，ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｔｒｅｔｃｈｅｄｒｏｄｗａｓｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆＤＲＸ ｇｒａｉｎｓａｆｔｅｒｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇａｔ２３０℃，ａｎｄｔｈｅＤＲＸ ｏｃｃｕｒｒｅｄｗｈｅｎｔｈｅｒｏｄｗａｓｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄａｔ３００℃．Ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌｓｉｌｋｔｅｘｔｕｒｅｓｔｉｌｌｅｘｉｓｔｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｔｅｎｓｉｌｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｄ，ｂｕｔｔｈｅｐｒｉｓｍａｔｉｃｔｅｘｔｕｒｅｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅ ｂａｓａｌｔｅｘｔｕｒｅｆｏｒｍｅｄａｆｔｅｒｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｄ．ＴｈｅＤＲＸ ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｃａｕｓｅｄｔｈｅｏｂｖｉｏｕｓ ｃｈａｎｇｅｏｆｇｒａｉｎｓｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ．
AZ31镁合金等通道转角挤压应变累积均匀性分析及组织性能研究
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ ４ ３ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ － ０ ０ １ ３ ０ ７
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｅｑ ｕａ ｌ ｃ ｈａ ｎｎｅ ｌ ａ ｎ ｇｕｌ ａ ｒ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎｇ （ ＥＣＡＰ） ｉ ｓ ａ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｃ ｈａ ｎｇ ｉ ｎｇ ｍｉ ｃ ｒ ｏｓ ｔ ｒ ｕｃ —
Ｍａ ｇ ｎｅ ｓ ｉ ｕｍ Ａｌ ｌ ｏ ｙ ｉ ｎ Ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ — ｐａ ｓ ｓ Ｅｑｕ ａ １ Ｃｈａ ｎｎ ｅ ｌ Ａｎ ｇｕ ｌ ａ ｒ Ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ
任 国成 ， 赵 国群 （ １山东 大学 模具 工 程技 术研 究 中心 ， 济南 ２ ５ ０ ０ ６ １ ； ２山东 建筑 大 学 材料科 学 与工 程学 院 ， 济南 ２ ５ ０ １ ０ １ ）
ＡＺ ３ １ 镁 合 金 等 通 道 转 角 挤 压 应 变 累积 均 匀 性 分 析 及 组 织 性 能 研 究
１ ３
Ａ Ｚ ３ １镁 合 金 等 通 道 转 角 挤压 应 变 累 积 均 匀 性 分 析 及 组 织 性 能 研 究
Ｈｏ ｍｏ ｇｅ ｎｅ ｏｕ ｓ Ｄｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍｉ ｃ ｒ ｏｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｐｒ ｏ ｐｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ Ｓｔ ｕ ｄｙ ｏ ｆ Ａ Ｚ３ １
ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎｇ ｒ ｏｕ ｔ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄｅ ｔ ａ ｉ ｌ ｂ ｙ ｕｓ ｉ ｎｇ ｆ ｉ ｎｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎｇ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｔ ｈｒ ｏｕ ｇ ｈ ｒ ｏ ｔ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｔ ｈｒ ｅ ｅ — ｄｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏｎ ａ ｌ ｍｏ ｄｅ ｌ ｉ ｎ ｍ ｕｌ ｔ ｉ — ｐａ ｓ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ． Ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｕｍ ｕｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｄｉ ｓ —
AZ31变形镁合金的研究与开发
椰 件 名 称 仪 表 盘 十 字 巢 、 内 门 掇 ， 行 李 精 越 底 盘 隹 、发 动 机 轴 ，艇 动 机 架 、车 轮 ，前 后 巷 臂 行 李 箱 蓝 板
常 用 牌 号 ＡＺ３ｌ ＡＺ５ｌ ＾Ｚ３１ Ｂ
成 型 工 艺 冲 压 、 热 拉 深 锻 造 ． 挤 压 轧 制
航 空航 天 部 直 生 机 变 速 籍 、坐 舱 架 、设 气 管 、刺 车 辨 、 板 、 Ｍ Ｂ 、 ＾ ３ Ｂ 壁 Ｉ ５ Ｚ Ｉ 簿 温 锻 造 、 搬 成 超 件
军 事 兵 器
舵 而 、饭 糯 料 精 ，方 向 舵 、 飞 机 内 框 架 鲭 柯 管 件 ＾ ９ ＺＫ ０ 型 ， 热 挤 压 Ｚｌ Ｂ、 ６ ＾
维普资讯
技术设备
Ａ３ Ｚ １变形镁合金 的研究 与开发
江 西理工大 学材料与化学工程学院 （ 江西赣州 ３１０） 谢春 晓 ４００ 陈丙璇 刘 凯
引言
Ａ ３ 变形镁合金是 目 商业化 应用最广泛的 Ｚ１ 前 变形镁台 金． 具有 较好的室温 强度 ， 它 良好的延展 性 以及优 良的抗大气腐蚀能力， 而且价格便宜。本 文重点阐述 了Ａ ３ 变 形镁台金在组织和力学性能 Ｚ１
的结构材料， 被誉 为 ２ 世纪 的绿色工程材 料。纯 ｌ 镁 的密度 为 １７６ ｃ ．３ｇ／ ｍ，普通 镁合 金 的密度 为
１３ ． ｇ ｎ，常规镁台 金比铝含金轻 ３ ％～ ． ～１ ９ ／ｃ。 ｌ ０ ５ ％， ０ 比钢 铁轻 ７ ％以上， ０ 应用在工程 中可 大大减
等生产 仍集 中在航 空航 天及军事等 高端领域或部
导 弹 舱 段 ， 弹 爽 ， 枪 托 、 苷 弹 尾 翼 ＾Ｚ３ｌ Ｂ 轧 制 、 锻 造
AZ31镁合金各向异性力学行为及微观形变机制的模拟研究
AZ31镁合金各向异性力学行为及微观形变机制的模拟研究镁合金因其具有高的比刚度比强度、低密度、良好的导电和导热性成为未来最具应用潜力的轻质材料之一。
然而,制约镁合金发展的主要问题在于其室温塑性变形能力差,形变各向异性严重,而从微观角度分析位错滑移、孪生等机制对镁合金的织构演化影响一直是材料学界研究的热点和难点。
本课题通过单轴拉伸实验确定材料参数,建立fortran77语言的可描述镁合金主要形变系统(位错滑移、孪生)的自洽模型,研究镁合金的宏细观力学行为以及微观机制对宏观力学性能的影响。
同时模拟镁合金板材在冷轧过程中的织构演化,并讨论了微观形变机制对织构演化的贡献。
根据由实验获得的AZ31镁合金热轧板材的单轴拉伸应力-应变曲线,拟合确定了模型所需的材料参数,建立fortran77语言的自洽模型。
热轧板材通常具有较强的基面织构。
结果表明,该模型能准确预测镁合金在不同方向加载时的单轴拉伸力学行为,沿不同方向施加载荷时微观形变系统的开动时机和贡献不同是造成宏观力学行为各向异性的根本原因。
沿RD、TD方向加载时,位错滑移是主要的形变机制,基面滑移和柱面滑移是弹塑性转变阶段主要开动的形变系统。
形变后期,锥面滑移成为塑性阶段的主导机制。
沿ND方向加载时,孪生则是主要的形变机制,该方向大多数晶粒沿C轴受拉,应力方向近似垂直于基面,导致基面滑移的schmid因子几乎为0,难以开动。
在该方向加载时,材料的宏观屈服强度明显小于其他方向。
对材料沿着不同方向加载时各晶面微观应变的分析表明,在微观尺度上,镁合金的晶格应变分布也表现出很强的各向异性。
在弹性阶段,各品面的晶格应变基本保持一致,进入塑性阶段不同晶面出现了明显的“软”、“硬”取向之分。
沿RD方向加载时,当应力载荷为150-225MPa,(0002)晶面为最软取向,(1011)为最硬取向；225MPa以后,(0002)变为最硬取向,(1011)变为最软取向,这表明随着载荷增加微观形变系统相互竞争,使得材料内部存在晶粒取向相关的应力。
镁合金板材超塑性成形性能及变形失稳
镁合金板材超塑性成形性能及变形失稳文章研究了轧制AZ31B镁合金板材的超塑性与变形失稳，对镁合金板材进行了超塑性拉伸试验和超塑性凸模胀形试验。
通过对AZ31B镁合金进行超塑性单向拉伸（初始应变比？籽00）实验，研究其在不同加载途径下变形过程中板平面内的两主应变（？着1，？着2）的分布和最小截面处的应变路径变化。
结果表明：在一定变形速度与温度下，工业态AZ31B镁合金板材具有优良的超塑性；在变形温度为573K中温条件下的超塑性成形性合乎成形零件的基本要求。
标签：AZ31B镁合金；超塑性；成形性能；变形失稳Abstract：The superplasticity and deformation instability of rolled AZ31B magnesium alloy sheet were studied in this paper. The superplastic tensile test and the bulging test of superplastic convex die were carried out on the magnesium alloy sheet. The superplastic uniaxial tensile test （initial strain ratio ρ00）were carried out on AZ31B magnesium alloy. The distribution of two principal strains （？著1，？着2）and the variation of strain path at the minimum cross section in the plate plane during different loading paths are studied. The results show that the industrial AZ31B magnesium alloy sheet has excellent superplasticity at a certain deformation rate and temperature，and the superplastic formability at a deformation temperature of 573K meets the basic requirements of forming parts.Keywords：AZ31B magnesium alloy；superplasticity；formability；deformation instability目前，工业中的铝、钛等合金零件的生产多使用超塑性成形工艺，而超塑性成形工艺较少用于镁合金零件的生产过程。
AZ31镁合金的热挤压变形和力学性能分析
第34卷第6期Vol 134 No 16FORGING &S TAMPING TECHNOLOGY2009年12月Dec.2009A Z31镁合金的热挤压变形和力学性能分析石 磊1,李继文1,2,李永兵3,魏世忠1,2,徐流杰1,2,张国赏1,2(11河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003;21河南科技大学河南省耐磨材料工程技术研究中心,河南洛阳471003;31机械科学研究总院先进制造技术研究中心,北京100083)摘要:为了掌握高精度镁合金管材的生产工艺,通过对铸锭的均匀化处理,借助500t 挤压机、拉伸试验机、金相显微镜和透射电镜(TEM )对AZ31镁合金管材的等温挤压过程进行了研究,试制了AZ31镁合金挤压薄壁管材,获得了尺寸精度高、粗糙度小和壁厚差小的管材;分析了不同挤压条件下的AZ31镁合金管材的尺寸精度、组织、力学性能。
研究结果表明:在挤压温度为623±20K 挤出管材经523K ×3h 退火时其性能较好,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为270MPa ,175MPa 和2311%。
关键词:AZ31镁合金;热挤压;管材DOI :1013969/j 1issn 1100023940120091061010中图分类号:TG 376 文献标识码:A 文章编号:100023940(2009)0620035204H ot extrusion deformation of AZ31m agnesium alloy and mechanics performance analysisSHI Lei 1,L I Ji 2w en 1,2,L I Yong 2bing 3,WEI Shi 2zhong 1,2,XU Liu 2jie 1,2,ZHANG G uo 2shang 1,2(11School of Material Science and Engineering ,Henan University of Science and T echnology ,Luoyang 471003,China ;21Henan Engineering Research Center for Wear of Materials ,Henan University of Science and Technology ,L uoyang 471003,China ;31Advanced Manufacture Technology Center ,China Academy of MachineryScience and Technology ,Beijing 100083,China )Abstract :In order to know the production technics of magnesium alloy tube with high accuracy ,the isothermal extru 2sion process of AZ31magnesium alloy tube was investigated by 630t extruder ,tensile machine ,microscopy and trans 2mission electron microscope (TEM ).The casting was homogenized before extrusion deformation.The tube with pre 2cise size ,low roughness and little wall thickness difference was received during the trial 2manufacture of the thin 2wall extruded tube of AZ31magnesium alloy.AZ31magnesium alloy was hot extruded under different conditions ,and the microstructure and mechanical properties and dimensions accuracy of the alloy were investigated.The results show that the tensile strength and yield strength and elongation percentage of samples ,that extruded at 623±20K and annealed at 523K ×3h are 270MPa ,175MPa and 2311%respectively.K eyw ords :AZ31magnesium alloy ;hot extrusion ;tube收稿日期:2009204210;修订日期:2009206210作者简介:石 磊(1980-),男,硕士研究生电子信箱:shilei207207@1631com 镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料,具有较高的比强度、比刚度,良好的减震性能、电磁屏蔽性能、切削加工性能、尺寸稳定性能以及容易回收等一系列优点,可以代替塑料、钢铁等材料,满足产品的轻、薄、一体化等要求。
AZ31镁合金的研究进展
重庆大学学报 （ 自然科学版） JOurnaI Of ChOngging University （ NaturaI Science EditiOn）
NOv. 2006 VOI. 29 NO. ll
文章编号： l000 - 582X （ 2006 ） ll - 008l - 04
AZ3l 镁合金的研究进展
［ 11 ， 20 ］ Mg - AI 系镁合金熔体中， 发生下列反应 ： MgCO3 = MgO + CO2 ， 2Mg + CO2 = 2MgO + C， 3C + 4AI = AI4 C3 . C 与 AI 生成大量弥散分布的 AI4 C3 ， AI4 C3 是高熔 ［ 19 ］
［ 8］ 组织为 ! （ Mg） + " （ Mgl7 AIl2 ） .
提高铸件强度 . 但 AI 可改善压铸件的可铸造性，
［ 9］ 是 Mgl7 AIl2 在晶界上析出会降低其抗蠕变性能 .
当含 AI 量 小 于 l0% 时， 随 着 含 AI 量 增 加， Mg - AI合金的抗拉强度提高， 伸长率则随着含 AI 量 增加先是提高然后下降 . AI 提高 Mg - AI 合金的强度 的原因是 AI 在 Mg 中的固溶强化作用及时效强化作 当 用 . 由于 AI 在 Mg 中的溶解度随温度降低而下降， 合金凝固或时效处理时， 过饱和固溶体中析出弥散、 平 （ Mgl7 AIl2 ） 强化相， 提高 Mg - AI 合金的强度 . " 衡的 "
Mpa 伸长率 /% 14 ~ 17 12
［ 6］ 性能，而且价格较低，因此是最常用的合金之一 ，
AZ31 镁合金的典型室温力学性能如表 2 所示 . AZ31 镁合金主要通过轧制、 挤压和锻造等变形方式加工成 形， 制成各类棒、 杆、 型材和管材 .
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能1变形镁合金AZ31是一种广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域的轻金属材料。
其具有轻质、高比强度、高耐腐蚀性等突出特点，逐渐成为各个领域中的热门材料。
然而，AZ31合金在加工过程中存在明显的异方性，其机械性能受到材料的组织结构影响较大。
因此，对于AZ31合金织构演变对力学性能的影响进行深入研究，有助于提高这种合金材料的使用性能。
AZ31合金的织构演变与力学性能1. AZ31合金的结构特点AZ31合金属于Mg-Al-Zn系列，由镁、铝、锌组成，其中镁含量最高，达到90%以上。
该合金的强度和塑性取决于其织构和显微结构。
AZ31合金虽然密度较低，但其非球形晶粒结构导致其劣异性强，机械性能较差。
而AZ31合金加工过程中的塑性变形，会导致晶体的取向趋向于某些方向，进而改变其结构和性能。
2. AZ31合金的织构演变材料的织构是指其晶体结构的方向取向分布情况。
AZ31合金材料经过加工后，其晶体取向会出现明显的变化。
织构演变主要表现为以下几个方面：(1) 轧制织构AZ31合金在轧制过程中，由于强制变形而出现滑移活动和晶胞旋转，引起晶体取向转移。
随着轧制次数的增加，合金的织构也发生了显著变化。
初始材料晶粒的织构为强烈的(0001)取向，随着轧制次数的增加，晶胞几乎沿着轧制方向旋转。
在轧制后5次，(0001)织构逐渐消失，取向随机化趋势增强。
(2) 拉伸织构AZ31合金在拉伸过程中，晶粒沿着应力方向伸展。
拉伸应变随机化使得AZ31合金中的(0001)取向被破坏，取向随机性增强。
此外，拉伸过程中晶粒的滑移和旋转也会影响其织构。
(3) 桶形拉伸织构桶形拉伸是一种在不一致模式下进行的拉伸，能够产生高度逆变形，有利于产生组织细化和显着的织构改善。
桶形拉伸后，(0001)取向分布更为均匀，且滞后角度明显减小。
3.织构演变对AZ31合金力学性能的影响材料的力学性能受到其组织结构的影响。
变形镁合金AZ31的研究进展
以及优 良的抗大气腐蚀能力。ＡＺ３１镁合金可以轧制 强度达到了 １６８．２５ ＭＰａ。产生该现象 的原 因是冷锻
成薄 板 、厚板 、挤 压成 棒 材 、管 材 、型 材 ，加 工 成锻 件 。 变形 试 样 在退 火 后发 生 了再结 晶 ，获得 大 量 细小 的
本文针对变形镁合金 ＡＺ３１的组织 、力学性能特 再 结 晶晶 粒 ，从 而细 化 了晶粒 ，使 试 样 的机 械 性 能 发
中图分类号 ：ＴＧ１４６
文献标识码 ：Ｂ
文章编号 ：１６７２—５４５Ｘ（２０１３）１１－０２４３—０４
镁合金作为工程应用 中密度最低，限制 了其推广
料 ，具 有高 比强 度 、高 比刚度 、导热 导 电性 好 、阻尼 减 应用 ，因此迫切需要提高其力学性能。在室温下 ，镁合
并且 由于镁 是密排六方的晶体结构 ，使合金元素在 得 到很 大 提 高 ；而 温度 进 一步 升 高 到 ３００℃以上 ，即 镁基体 中扩散 速率很低 ，很容易在凝 固过程 中产生 可出现再结晶过程 ，使其具有更好 的成形性。因此 ，
枝 晶偏析和形成非平衡相 。偏析 和在 晶界及枝 晶问 通 常采 用 热加 工 的方 式生 产变 形镁 合 金产 品 。钟 皓 、
的数量 随铝含量的增加而增加 。
也 得 到 较 大 提 高 ，抗 拉 强 度 达 到 ３００ Ｎ／ｍｍｚ，屈 服 强
收 稿 日期 ：２０１３—０８—０５ 作者简 介 ：陈 宜 （１９８４一 ），男 ，河南新 乡人 ，硕士 ，主要研究方向 ：变形镁合金加工技术 。
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Ｅｑｕｉｐｍ ｅｎｔ Ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．１ １，２０１ ３
点 ，合金元 素影 响，耐蚀性改善等多方面进行 了研究 生改变。Ｓ．Ａｌｓａｇａｂｉ Ｉ．Ｃｈａｒｉｔ等［４１在不同的热处理条件
AZ31变形镁合金挤压成形工艺研究
AZ31变形镁合金挤压成形工艺研究摘要：选择AZ31 变形镁合金，设计了实心棒材、矩形和圆形截面薄壁空心型材试样，对坯料加热、模具预热、润滑剂、挤压比、挤压速度及挤压力等工艺问题与工艺参数，进行了系统的试验研究，总结了成形规律和确定工艺参数的方法，对生产应用将起到重要的参考作用。
关键词：AZ31 镁合金挤压成形工艺研究目前，国内的变形镁合金有MB1、MB2(Az31)、MB3、MB5、MB6、MB7、MB8、MB11、MB14和MB15 等。
变形镁合金的塑性变形，主要有模锻、挤压、轧制等方法，其中，挤压是最基本的方法，它不仅是获得作为进一步加工零件的棒材的方法，也是将棒材成形为零件和复杂型材的方法。
作者选择AZ31 变形镁合金为原材料，设计了实心棒材、矩形和圆形截面薄壁空心型材试样，对挤压过程及工艺参数进行了系统试验研究。
研究内容及结果论述如下。
1. 挤压前坯料的加热1.1 加热温度镁具有密排六方晶格，室温下只有基面{0 0 0 1}产生滑移，因此镁及镁合金在常温下进行塑性成形很难；加热至200℃以上时，第一类角锥面{1 0 1 1}产生滑移，塑性得到较大的提高；225℃以上时第二类角锥面{1 0 1 2}也可能产生滑移，塑性进一步提高。
因此镁合金宜在200℃以上成形。
镁合金状态图是确定镁合金挤压温度的首要依据。
从镁合金状态图中可以得到某种镁合金的熔化温度和合金中有第二相析出时温度。
于是可以得到挤压温度范围在这两个温度范围内，但这只是一个粗略的温度范围。
为了比较准确的确定该种镁合金的挤压温度范围，需要对这种镁合金的塑性图和变形抗力图以及再结晶图加以分析研究。
从镁合金的塑性图可以得到在某个温度范围内其塑性最高。
于是坯料的加热温度范围可以选择在这个温度范围之内。
Mg-Al-Zn 合金状态图是确定镁合金挤压温度的首要依据。
AZ31 的熔化温度是603℃。
2、从230℃开始，合金中有第二相析出。
因此，AZ31 的挤压温度范围一定在230～603℃范围内。
AZ31B镁合金冲击动态力学行为的实验和本构模型研究
AZ31B镁合金冲击动态力学行为的实验和本构模型研究镁合金是目前世界上可工程化应用的轻金属结构材料之一,大规模应用于航空航天、汽车构件、电子产品等领域,在其服役过程中不可避免会受到冲击载荷的作用。
数值模拟技术是目前研究材料及结构在爆炸、高速冲击等动态载荷作用下力学行为的重要研究手段之一,而数值模拟技术中最为关键的问题是如何获得一个能真实反映材料响应的本构模型。
然而,由于镁合金的晶体结构导致其微观变形机理十分复杂,其冲击动态本构模型的构建非常困难。
近年来,已有不少学者基于对镁合金的冲击动态实验研究结果,建立了镁合金的冲击动态本构模型,然而已建立的模型主要是宏观唯象模型,缺乏对材料微观物理机理的考虑,预测能力有限。
虽然也有少部分镁合金动态本构模型是基于微观变形机理来建立的,但这些模型依旧存在着变形机制考虑不完善、应变率敏感度考虑不合理等问题。
可见,目前镁合金的冲击动态本构模型研究还不够完善,有很大的局限性。
为此,针对已有研究的不足,本文将对当前使用极为广泛的AZ31B镁合金进行系统的冲击动态力学实验研究,并基于实验研究结果建立镁合金的冲击动态本构模型。
本文开展的创新性工作如下:1)对AZ31B镁合金进行了系统的准静态和冲击动态力学实验研究,揭示其宏观力学行为:首先采用MTS材料试验机对AZ31B 镁合金进行了一系列的准静态单轴拉伸和压缩实验,获得了AZ31B的准静态拉伸和压缩应力-应变曲线,用以与冲击动态力学测试结果进行对比;然后,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对AZ31B镁合金进行了室温和高温冲击压缩加载实验,采用分离式霍普金森拉杆(SHTB)对AZ31B镁合金进行了室温冲击拉伸加载实验,研究了应变率、温度等对AZ31B镁合金冲击动态应力-应变响应的影响。
2)对AZ31B镁合金进行了显微观察,研究其冲击动态变形的微观机理:首先采用扫描电镜对AZ31B镁合金冲击加载后的断口进行了观察,分析冲击载荷作用下镁合金的破坏机理;然后采用金相显微镜观察了AZ31B镁合金动态变形前后的金相组织变化,分析温度、应变率等对镁合金变形前后金相组织的影响;最后采用透射电镜对AZ31B镁合金动态变形前后的位错形貌进行了观察,分析温度、应变量等因素对AZ31B镁合金位错运动的影响。
AZ31镁合金组织性能的影响分析
摘要挤压变形AZ31镁合金组织以绝热剪切条纹和细小的α再结晶等轴晶为基本特征。
挤压变形可显著地细化镁合金晶粒并提高镁合金的力学性能。
随挤压比的增大,晶粒细化程度增加,晶粒尺寸由铸态的d400μm减小到挤压态的d12μm(min);强度、硬度随挤压比的增大而增大,延伸率在挤压比大于16时呈单调减的趋势。
轧制变形使板材晶粒明显细化,硬度提高。
AZ31合金中添加Ce,其铸态组织中能够形成棒状Al4Ce相,并能改善合金退火态组织和力学性能;添加Ce可以改善AZ31的综合力学性能。
关键词:AZ31变形镁合金;强化机制；组织；性能绪论20世纪90年代以来,作为最轻金属结构材料的镁合金的用量急剧增长,在交通、计算机、通讯、消费类电子产品、国防军工等诸多领域的应用前景极为广阔,被誉为“21世纪绿色工程材料”,许多发达国家已将镁合金列为研究开发的重点。
大多数镁合金产品主要是通过铸造生产方式获得,变形镁合金产品则较少。
但与铸造镁合金产品相比,变形镁合金产品消除了铸造缺陷,组织细密,综合力学性能大大提高,同时生产成本更低,是未来空中运输、陆上交通和军工领域的重要结构材料。
目前，AZ31镁合金的应用十分广泛,尤其用于制作3C产品外壳、汽车车身外覆盖件等冲压产品的前景被看好,正成为结构镁合金材料领域的研究热点而受到广泛重视。
第1章挤压变形对AZ31镁合金组织和性能的影响1.1 挤压变形组织特征及挤压比的影响作用图1-1为动态挤压变形过程中的组织变化。
动态变形过程大致分为3个区域:初始区、变形区和稳态区，分别对应着不同的组织。
图1-1a为初始区挤压变形前的铸态棒料组织。
由粗大的α-Mg树枝晶和分布其间的α-Mg+Mg17Al12共晶体组成,枝晶形态十分发达，具有典型的铸造组织特征。
晶粒尺寸为112~400μm。
图1-1b为变形区近稳态区组织。
图中存在大量无序流线,流线弯曲度大、方向不定且长短不一，显然这种组织特征是在挤压力作用下破碎的树枝晶晶臂(α固溶体)发生滑移、转动的结果。
AZ31镁合金在高温变形中的组织变化和机械性能
由表 1 可知， 双轴变形试样的屈服应力和抗拉 强度均远大于单轴变形的， 而且可发现单轴变形试 样有超塑性变形存在， 而同样条件下双轴变形试样 没有发现超塑性变形存在。 可见 AZ31 镁合金双轴 变形时即使在高温下变形抗力也很大。 这是由于相 对于单轴变形， 板厚和板幅变形同时存在， 变形时 由于变形处于约束状态， 因而其塑性流动性差， 变 形时的平均应力比单轴变形高， 在没有呈现大的伸 长时就断裂， 因而就没有了超塑性。
试样晶界上形成了约 1 μm 的微孔及纤维状组织。 这 力不均匀引起的动态再结晶和纤维状态组织的形成。
ห้องสมุดไป่ตู้种组织变化的结果， 是在晶界形成微细晶粒， 因而其
吴全兴摘译自《 日本金属学会志》
阳极氧化含 Ｎ 的钛合金生成 Ｎ 掺杂的 ＴｉＯ２ 纳米管
1972 年， Fujisima 和 Honda 研究证明， 锐钛矿 型 TiO2 半导体价带能约为 3.2 eV， 可作为光活性材 料或光催化剂。 但是， 由于其价带能相对较高， 需 要紫外光（ λ≤380 nm） 激发才能达到典型的光感应。 紫外光部分只占太阳 能 光 谱 能 的 2％~3%， 因 而 锐 钛矿型 TiO2 不能有效地利用太阳能。 为了提高可见 光区太阳能的转换效率， 研究者发现在 TiO2 中掺杂 合适的物质可以改变其价带能， 从而提高其光催化 活性。 目前， 最有效的窄化 TiO2 价带能的工艺是 N 掺杂。 N 掺杂可通过在 TiO2 表面溅射含氮的混合气 体， 在 NH3 中退火， 或通过化学途径在沉积的过程 获得 TiO2 纳米粒子的混合物。 本研究旨在开发一种 新的 N 掺杂工艺， 即采用 TiN 合金作为基材， 在阳 极氧化过程直接吸收 N 进入 TiO2 纳米管中。
AZ31镁合金热变形规律的研究
限 ，大多数镁合金产 品是通过压铸方式 而不是通 过塑性变形方式加工 的．因此 ，迄今为止镁合金的 应用很有限，所 以改善镁合金 的成型性 能是很有
必 要 的． 涉及镁合 金热变形 的研究较 少［１ 】．镁合 金
高温下 的特性还 未完全为人所知 ，加工性能差的 问题仍未解决．在本文 中，重点研究 了 Ａ２３ｌ镁合 金在较高温度下压缩变形行为 ，观察 了流变应 力 和显微组织的变化 ，研究的结果有益于指导 ＡＺ３ｌ
不 同变形条件下的实测峰值应力和与之对应 的应变如表 ｌ所示 ，由表 １可知 ：相同温度下 随应 变速率的增加 ，峰值应力随之增加 ；相 同应变速率 下，峰值应力随温度升高而降低． ２．２ 显微组 织的发 展．图 ３和 图 ４显 示 了不 同温 度和应变速率下显微组织 的发展，∞在∞低∞温柚４７∞３ Ｋ∞ ∞ 的 加 Ｏ 时 ，原始粗大晶粒明显被拉长 ，孪 晶呈薄 片状存在 于被拉长的晶粒 内并彼此交叉 ，最终终 止于晶界 处 ．在 ＝０．００１ ｓ‘。，８＝０．１时 ，很 明显 孪 晶 的形 状是细小的薄片状见图３（ａ）；在 ８时 ，薄片的宽度 增加 ，原始粗大的晶界开始 出现锯齿状 ，一些细小 的再结晶晶粒开始沿晶界行成核 ，见图 ３（ｂ）；随应
关 键 词 ：镁合金 ；热变形 ；动态再结晶 ；加 工应 变速率
中围分 类号 ：ＴＧ１６６．４ 文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１６７１－０９２４（２００６）０２－ＯＯ６Ｏ－０５
Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｆｏｒ ＡＺ３ １ Ｍ ａｇｎｅｓｉｕｍ Ａｌｌｏｙ ｉｎ Ｔｈｅｒｍ ｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ
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第 ２０卷 第 ２期
Ｖ０１．２０ Ｎｏ．２
热辊轧制AZ31镁合金带材过程变形规律研究
第4期镁及其合金作为具有低密度、高强度重量比、高热导率、优异的阻尼能力、良好的电磁屏蔽特性和生物降解性的先进结构材料而受到关注,并广泛应用于电子、通信、运输、航空航天工业、生物医学工程以及其他领域[1-3]。
镁合金属于密排六方结构,滑移系较少使其室温塑性能力较差[4],而热轧能够保证成形性和大塑性变形进而有效细化晶粒使其成为镁合金带材生产的关键手段[5-6]。
热轧过程中带材与轧辊接触时表面上产生的大量热损失导致带材温度快速下降和严重的加工硬化,且带材越薄,温度下降越明显,极大地影响了轧制过程中微观结构和性能的控制以及后续轧制过程的顺利进行[7-8],因此道次间退火成为控制镁合金热轧效率、变形软化、微观组织调控的关键因素[9]。
M EI等人[10]研究了退火时间和热轧道次之间的保持时间对A Z31镁合金在四道次轧制和5~20m i n 退火时间后的显微组织的影响,单次轧制后,平均晶粒尺寸随保持时间的增加呈指数增长,但退火时间增加到15m i n 以上时,晶粒显著粗化和二次再结晶增多导致组织不均匀性增加,中间退火能够有效保证变形温度,显著改善塑性变形,但轧制效率和晶粒细化程度受限明显。
为了确保轧制变形温度,Fi sher等人[11]首次提出了一种预热辊方法,通过电阻加热辊轧制薄带材,轧制过程中带材的温降速率显著降低,此后,通过加热轧辊方式开展热辊轧制工艺制备镁合金带材工艺得到了广泛研究和应用[12-15]。
变形和温度对热辊轧制镁合金带材的组织和性能有重要影响,Y U 和SU N 等人[16-17]利用有限元数值模拟和实验方法研究了A Z31合金的热辊轧制过程,并分析了工艺参数对镁合金板材热场和平均温度的影响,并构建了带材出口温度预测模型。
可见,数值模拟技术在热—力耦合场求解和金属塑性成型过程变形规律分析方面得到了广泛应用,而关于热辊轧制过程带材变形行为的研究文献较少。
本文以A Z31镁合金为研究对象,基于D EFO R M 软件,利用热—力耦合有限元法计算了热辊轧制常温带材过程温度、接触压力、等效应力应变、等效应变速率分布及载荷变化,分析了不同轧辊温度、初始厚度、压下率、轧制速度参数对热辊轧制常温带材变形行收稿日期:2023-01-16;修订日期:2023-02-24基金项目:国家重点研发计划项目(2022Y FB3706300);河北省自然科学基金资助项目(E2018501114)作者简介:张碧辉(1978—),女,硕士,高级工程师,主要研究方向轧制工艺及组织性能预测。
AZ31镁合金动态力学行为实验研究
个 相 当广 泛 和 重 要 的 问 题 Ｌ 。 在 冲 击 载 荷 下 ， ２ 一
由于应 变速 率 较 高 ， 性 变 形 只在 局 部 发 生 ， 塑 变 形很不 均 匀 ， 就 使 得 动 态 力 学 行 为 与 静 态 不 这
中图分类号 ： ＴＧ１ ４ １ １． 文献标志码 ： Ａ
Ｉ ｖ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｍ ｉ ｅ ｈ ｎｉ ａ ｈ ｖ ｏ ｂ ｕ ｎ ｅ ｔｇ ｔｏ ｎ Ｄｙ ａ ｃ Ｍ ｃ ａ ｃ ｌＢｅ ａ ｉ ｒ ａ ｏ ｔ ＡＺ３１ Ｍ ａ ｎ ｓ ｕ ｌ ｙ ｇ ｅ ｉ ｍ Ａｌｏ
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２６ ２ ・
弹 箭 与 制 导 学 报
Ａ ３ 镁合 金动 态力学行为实验研 究 Ｚ１
张 星 ， 治 民 ， 保 成 张 李
（ 北大学材料科学与工程 学院 ． 原 中 太 ００５ ） ３ ０ １
摘
要 ： 研 究 镁 合 金 的 动 态 力 学行 为 ． ＡＺ １ 合 金 进 行 霍 普 金 森 压 杆 （ ｐ ｉｓｎ 冲击 实 验 ・ 讨 冲 击 为 对 ３镁 Ｈｏ ｋｎｏ ） 探
载 荷 下 Ａ ３ 镁 合 金 力学 响应 及 相 关 规 律 ． 果 表 明 ： ３ 镁 合 金在 冲击 载 荷 下 有 明 显 的 屈 服 和 应 变强 化 现 Ｚ１ 结 ＡＺ １
象 ． 金 的 最 大 应 力 值 随着 冲击 速度 不 断 增 加外 随 应 变 率 的增 加 ・ 合 而 该 合 金 变 形 能 力有 一 极 值 。 关键词 ： 冲击 载 荷 ； ３ ； 合 金 ； 学行 为 ＡＺ ｌ 镁 力
和 ３ ． ｍ／ 。 ５ ３ ｓ
对其 在 冲击 载 荷 下 的 力学 行 为 进 行 研 究ｕ 。 在 ］
AZ31镁合金的超塑性研究
Ｆ ｅ
ｎ ｎ０ ４
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０ ００ ８
较 为 复杂 ， 本也 高 ， 成 因此在 工业 上 的应 用 受到 限 制 。挤 压态 ＡＺ １ 合金 具有 成熟 的生 产工 艺 以 ３ 镁 及 十分 广阔 的应 用 前景 ， 塑性 加 工 镁 合 金理 想 是
的原 材 料 ｌ 。对 ＡＺ １镁 合 金 超 塑 性 的 研 究 有 ６ ｑ］ ３
性 是提 高材料 塑性 变形 能力 的重 要途径 。 目前关 于镁合 金 的超 塑性 研究 主要 集 中在对超 细 晶镁合
计算 超 塑性 参 数 。最 后 在 Ｃ Ａ一３ Ｘ ７ ３电 镜 上 貌分 析 。 Ｅ
表 １ Ａ ３ 镁 合金的化学成分 （ ／ ） Ｚ１ ％
镁 具 有 密 排 六 方 晶 体 结 构 ， 性 变 形 时 可 以 塑 开 动 的 滑 移 系 少 ， 此 塑 性 加 工 性 能 较 差 。 超 塑 因
样 预热 １ ｎ 以使试 样 获得 均 匀 的温 度 。测 量 ５ｍｉ ， 试样 力一 伸长 曲线 ， 制 试 样 真应 力一 应 变 曲线 ， 绘 真
通 常 采 用 等 角 挤 压 或 快 速 凝 固 的 方 法 获 得 １肚 ｍ
以下 的细小 晶粒 ， 种 组 织 的合 金 一 般 具 有 较 高 这
的 超 塑 性 变 形 能 力 ］ 但 是 获 取 超 细 晶 的 工 艺 。
Ｚ ｎ
ｎ ９９ Ｒ
Ｍｎ
ｎ Ｒ ４
Ｓ ｉ
Ｆｉ １ Ｍ ｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｇ． ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏｆ ＡＺ３１ ｍ ａ ｎｅ ｉ ｇ ｓ ｕｍ ｌｏ ａ ｌｙ
所示 。ＡＺ １ 合 金 的 显 微 组 织 为 ａＭｇ以 及 晶 ３ 镁 — 界上 分布 的 Ｍｇ Ａ１ 晶粒尺 寸 为 ３ ． ｍ。 ７ ５肚 超 塑 性 拉 伸 试 验 在 Ｓ ｉ ｄ ｕ 司 生 产 的 ｈｍａ ｚ 公 ＤＳ ５ Ｃ２ Ｔ高温 拉 伸 试 验 机上 进 行 ， 热 炉 内温 度 加 误差 控 制在 ± １。 Ｃ。将 挤 压棒 加 工 成 拉 伸试 样 ， 尺寸 为 ５ｍｌ ×１ Ｔ Ｔ ｌ ５ ｍＩ。试 验 温 度 分别 为 ４ ０ ｌ ０，
AZ31镁合金热变形行为及显微组织研究.
AZ31镁合金热变形行为及显微组织研究本文利用Gleeble-1500热模拟试验机,采用高温等温压缩试验方法,对AZ31镁合金的高温塑性变形力学行为和微观组织演变行为进行了研究。
通过数学回归分析、OM和EBSD微观分析的手段,研究了该合金高温塑性变形过程中的流变应力σ、应变速率ε和变形温度T之间的相关性,以及该合金高温变形下显微组织和织构的演变规律。
并根据材料动态模型,计算和分析了AZ31镁合金的加工图。
主要的研究结果表明:①AZ31镁合金在温度为200℃～450℃、应变速率为0.001s-1～1s-1下高温塑性变形时应力-应变曲线呈现动态再结晶的特征。
稳态流变应力随变形温度的降低和应变速率的升高而增大。
②AZ31镁合金高温压缩塑性变形存在热激活过程。
其高温塑性变形时,流变应力σ、应变速率ε和变形温度T之间满足双曲正弦函数关系,建立了流变应力方程为:ε=1.5372×10~(11) [sinh(0.0283σ)]~(4.314) exp(-145.89/(RT))③热变形条件对AZ31镁合金热变形微观组织的影响显著,在应变速率ε不变的情况下,随着温度升高,晶粒组织明显长大。
在变形温度不变的情况下,随着应变速率ε的增大,组织越来越不均匀,更细小的晶粒与粗大的变形组织共存。
并且随着变形温度T升高和应变速率ε的减小,基面织构的强度减弱。
④在AZ31镁合金高温压缩塑性变形试验中产生的再结晶组织的取向与变形组织取向相近。
⑤利用加工图确定了热变形的流变失稳区,并且获得了试验参数范围内的热变形过程中的最佳工艺参数。
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AZ31镁合金塑性变形不均匀性与变形机制的研究镁合金性能优异、应用广泛,但较差的室温塑性及变形过程中的不均匀性极大地制约了它的生产应用。
深入研究镁合金的变形不均匀性及内在塑性变形机制是理解镁合金变形行为的关键。
本文以商用轧制AZ31镁合金为初始材料,基于数字图像相关方法(DIC)、电子背散射衍射技术(EBSD),建立了微观尺度应变不均匀性及组织变形不均匀性的有效表征方法。
在此基础上详细研究了晶粒尺度变形不均匀性与变形机制的内在联系,并深化了对不均匀变形条件下塑性变形机制的行为理解。
获得的主要研究结论如下:借助纳米级表面标记颗粒实现了试样表面高分辨应变场的分析,探索了晶粒以及晶内孪晶尺度的应变分布情况,证实了应变分布在微观尺度的不均匀性。
同时结合微观组织结构及变形机制的研究解释了应变不均匀性的产生原因,研究表明晶体取向的自身软硬程度以及与相邻区域的相对软硬状态都会影响应变的分布,在某些界面处的应变累积是由于界面两侧缺乏有效的塑性变形机制以完成应变的传递。
为理解局部应变对塑性变形机制的行为影响,对晶界处的孪晶穿透行为进行了详细的统计研究。
总结了孪晶穿透在小取向差角晶界处容易发生的规律,探究了Schmid因子对孪晶穿透的影响,并利用几何协调因子m’从应变协调角度解释了某些不遵循Schmid定律的孪晶行为。
分析表明m’可以较好地解释局部应变下的孪晶变体选择行为,但对于孪晶穿透在何处发生并没有良好的预测性。
基于EBSD获得的取向数据,建立了晶粒尺度组织变形不均匀性的两种可视化表征方法。
验证了“晶内取向分散”方法表征晶粒分裂的有效性及优越性,并运用“晶
内取向发展”方法揭示了介观变形带的信息。
研究表明晶粒分裂在低应变量下就已经发生,结合Sachs模型及低能位错结构(LEDS)理论分析得出晶内同一组滑移体系间相对开动量的不同会导致晶内各部分不同的转动行为。
利用上述表征方法能够帮助对热变形过程中组织的不均匀变化及动态再结晶形核机制的理解。
研究表明在低应变阶段,晶粒长大可以降低体系能量从而弱化晶内变形的不均匀性,晶粒长大过程中晶界的迁移大多符合降低界面能量的要求。
随着应变量的增加,晶内变形的不均匀性迅速增加,并在不均匀变形组织中观察到晶界突出和应变诱发的矩形晶界迁移形貌。
AZ31镁合金在200℃的热变形过程中同时存在着不连续动态再结晶(DDRX)及连续动态再结晶(CDRX)的形核机制。