镁合金塑性变形与断裂行为的研究
高温下镁合金的力学性能及变形行为研究
高温下镁合金的力学性能及变形行为研究在极端的高温环境下，金属的性能会有很大的变化。
尤其是在一些关键的领域中，比如高速飞行器、火箭引擎等等，对于金属的高温力学性能的研究，显得尤为重要。
而作为一种轻质高强的金属材料，镁合金也成为了研究的重点之一。
近年来，国内外的一些研究表明，镁合金的高温力学性能的变化规律很大程度上取决于硬度和微观形貌等因素。
并且，随着镁合金材料热处理方法的不断完善，其高温力学性能有了一定的提升。
在高温下，镁合金的变形行为也会发生一定的变化。
有研究表明，在变形过程中，镁合金材料的动态再结晶行为显著增强，并且在一定的温度和应变率范围内，其具有较好的塑性韧性。
而另一些研究则指出，镁合金在高温下存在着严重的氧化问题，其表面会出现薄膜现象以及微细裂纹等损伤。
在实验中，对于镁合金材料的高温力学性能和变形行为的研究，也存在一定的技术难点。
由于高温环境下的实验需要耗费大量的时间、精力和资金，加之测量方法的不完善，很难取得准确的数据。
因此，对于镁合金等金属材料的高温力学性能和变形行为的研究，需要精益求精，不断进行理论探索和实验创新。
目前，国内外的一些科研机构已经针对镁合金的高温力学性能和变形行为进行了一些重要的研究。
其中，一些研究发现，通过增强镁合金材料的软化行为，可以提高其高温塑性，进而优化其高温力学性能。
而其他的研究则是通过探究镁合金表面氧化的机理和行为，为其高温抗氧化提供了有力的理论基础。
总之，随着现代高速发展的科学技术，对于高温下镁合金的力学性能及变形行为研究，也得到了越来越广泛的重视。
未来，通过更加深入的理论探索和实验创新，相信会有更多的突破和进展，进而推动镁合金等材料在高温领域的广泛应用和发展。
基于晶体塑性理论镁合金塑性变形行为研究概述
基于晶体塑性理论镁合金塑性变形行为研究概述晶体塑性理论是研究金属和合金在外力作用下发生形变的一种理论方法，通过对晶界滑移、位错运动等微观过程的研究，揭示了金属和合金塑性变形的本质。
在晶体塑性理论中，晶界滑移是一种主要的变形机制，而位错运动也对金属的力学性能有很大的影响。
研究晶体塑性理论对于理解金属和合金的变形行为、设计新型合金材料具有重要的理论意义和实践价值。
镁合金作为一种轻量化材料，在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有着广泛的应用前景。
然而，由于其具有较低的塑性和高的屈服强度，其塑性变形行为仍然是一个研究热点。
近年来，基于晶体塑性理论的研究方法得到了广泛应用，为揭示镁合金的塑性变形机制、提高其塑性和力学性能提供了有力的支持。
在镁合金的塑性变形行为研究中，主要关注以下几个方面：1.晶体微观结构：镁合金的微观结构对其力学性能有着重要影响。
通过电子背散射衍射(EBSD)技术等手段，可以观察到镁合金晶粒的取向分布、晶界角度和晶界密度等微观结构参数，从而揭示其晶体内部的变形机制。
2.晶体塑性理论：晶体塑性理论为理解镁合金的变形行为提供了重要的理论基础。
通过模拟晶体滑移、位错发生和传播等过程，可以揭示不同条件下镁合金的塑性变形机制，为针对性地设计改性方法和工艺提供理论参考。
3.实验研究：通过拉伸、压缩等力学试验，可以得到镁合金在不同条件下的应变硬化曲线，揭示其变形行为的特点。
同时，还可以通过高分辨电子显微镜观察位错结构、晶界运动等微观变形机制。
4.数值模拟：基于有限元方法等数值模拟手段，可以模拟镁合金的塑性变形过程，从微观到宏观，全方位地揭示其塑性变形机制和性能表现，为优化材料设计和工艺提供数据支持。
综上所述，基于晶体塑性理论的镁合金塑性变形行为研究，是一个涉及多学科交叉的领域，包括材料科学、力学、物理等多个学科的知识。
通过深入研究镁合金的晶体结构、变形机制和性能表现，可以为提高镁合金的应用性能、拓展其应用领域提供重要的理论参考和实践指导。
镁合金的力学行为及其塑性变形机制
镁合金的力学行为及其塑性变形机制1. 引言随着现代工业的发展和人们对轻量化、高强度、高耐腐蚀性能的需求，镁合金得到了越来越广泛的应用。
镁合金因其低密度、高比强度、良好的加工性和回收性等优点成为航空、汽车、电子等领域的理想材料。
然而，镁合金在使用过程中也存在着一些问题，如低强度、低塑性和易产生裂纹等缺陷。
为了克服这些问题，研究镁合金的机械性能和塑性变形机制显得尤为重要。
2. 镁合金的力学行为镁合金的力学行为是指其在力学载荷下的变形和断裂特性。
根据加载方式和加载速度的不同，常用的镁合金力学性能测量方法包括拉伸、压缩、弯曲、疲劳等。
2.1 拉伸性能在拉伸试验中，镁合金试样通常沿轴向加载，被拉伸到断裂。
通过拉伸实验可以得到镁合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率等指标。
在拉伸过程中，镁合金先呈弹性变形，随着应力的增加，会出现塑性变形，最终会产生颈缩现象，并出现形变硬化，然后试验样品发生瞬时断裂。
2.2 压缩性能与拉伸试验类似，压缩试验是将镁合金试样置于压缩机中，施加压力，试样往往在压缩模量较大时出现颈缩，进而在剪切和塑性瞬间溃断的形式受力。
通过压缩试验可以得到镁合金的屈服强度、抗压强度等指标。
2.3 弯曲性能在弯曲试验中，将镁合金试样制成梁状，在弯曲机上进行弯曲测试。
通常以最大载荷、极限载荷、弯曲刚度和中心挠度等作为评价参数，通过弯曲试验可以得到镁合金的弯曲性能。
2.4 疲劳性能镁合金强度高、重量轻，适用于高速旋转部件、振荡部件等。
疲劳性能是材料在交变载荷作用下能够承受的循环次数。
通过疲劳试验可以研究镁合金材料的寿命和寿命曲线，确定其在交变载荷下的强度和稳定性。
3. 镁合金的塑性变形机制镁合金的塑性变形机制主要有滑移和孪生两种。
3.1 滑移变形滑移是指晶体中某些平面沿特定方向发生剪切变形的过程。
镁合金中的滑移有基面滑动的主滑移系统和非基面滑动的辅助滑移系统。
主滑移系统与晶体方向有直接关系，因此其延性较好，且容易塑性变形，但也容易发生塑性翘曲和产生裂纹。
ECAE镁合金超塑性变形行为的研究的开题报告
ECAE镁合金超塑性变形行为的研究的开题报告题目：ECAE镁合金超塑性变形行为的研究背景和意义：随着现代工业的不断发展，轻质高强材料的需求也越来越大。
镁合金因其较低的密度和优异的力学性能，在汽车、航空航天等领域被广泛应用。
然而，镁合金的低塑性和易于疲劳等缺点限制了其进一步的应用。
因此，开发出新的提高镁合金塑性的方法变得十分必要。
超塑性是指材料在高温下具有超过1000%的延伸率，是一种可行的改善材料原有塑性的方法。
而挤压等通道变形（ECAE）作为一种有效的获得超塑性材料的方法，被广泛应用于金属材料的研究中。
本研究旨在通过ECAE工艺来改善镁合金的塑性，并探究其超塑性变形行为和机理，为镁合金的应用和发展提供理论依据和实验支撑。
研究内容：1. ECAE工艺在镁合金中的应用2. 镁合金经过ECAE后的塑性及其超塑性特性研究3. 镁合金经过ECAE后的微观组织演变和变形机理分析研究方法：1. 预备工作：选取合适的镁合金，设计合适的ECAE工艺参数2. 材料制备：采用ECAE工艺对镁合金进行加工3. 材料性能测试：测量镁合金在不同温度下的真应力、真应变4. 材料分析：采用X射线衍射分析、扫描电子显微镜等手段对镁合金进行显微组织观察和分析研究预期结果：1. 通过ECAE工艺提高镁合金的塑性2. 分析镁合金经过ECAE后的超塑性变形行为和机理3. 为镁合金的应用和发展提供理论依据和实验支撑参考文献：1. Valiev, R. Z., & Langdon, T. G. (2006). Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement. Progress in Materials Scien ce, 51(7), 881-981.2. Wu, X. B., Lee, S. W., & Nakata, T. (2003). The superplastic deformation behavior of magnesium alloy processed by equal channel angular pressing. Materials Science and Engineering: A, 353(1-2), 50-58.3. Liu, H. M., Wu, X. B., Lee, S. W., & Nakata, T. (2002). Influence of extrusion die angle on the superplastic deformation of a Mg-Al-Zn alloy processed by equal channel angular pressing. Acta Materialia, 50(19), 4941-4949.。
AZ31B镁合金板材超塑性变形与断裂机理研究
收稿日期:2005-04-03 基金项目:重庆市科委自然科学基金资助项目(8413) 第一作者简介:宋美娟(1963-),女,湖北武汉人,博士研究生,副教授。
AZ31B 镁合金板材超塑性变形与断裂机理研究宋美娟,1,2,王智祥2,汪凌云1,刘筱薇2(1.重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;2.重庆科技学院,重庆400050)摘要:研究了工业态热轧AZ 31B 镁合金板材的超塑性及其变形机制,在应变温度为723K,应变速率为1×1023s 21的试验条件下,其最大断裂伸长率达到216%,应变速率敏感性指数达0136。
研究结果表明:晶界滑动(G BS )是工业态热轧AZ 31B 镁合金超塑性的主要变形机制,变形初期有动态再结晶发生,断裂是由晶界处形成的空洞不断长大、连接而引起的。
关键词:AZ 31B 镁合金;超塑性;晶界滑动;空洞中图分类号:TG 146.22;TG 135.3 文献标识码:A 文章编号:1007-7235(2005)08-0040-04Superplasticity and Fracture Mechanism of AZ 31B Magnesium Alloy SheetS ONG Mei 2juan ,WANG Zhi 2xiang ,WANGLing 2yun ,LI U X iao 2wei(1.College of Material Science and E ngineering ,Chongqing U niversity ,Chongqing 400044,China ;2.Chongqing I nstitute of Science and T echnology ,Chongqing 400050,China)Abstract :This paper investigate the superplasticity and fracture mechanism in a commercial hot rolling AZ 31B magnesium alloy sheet ,the maximum elongation 2to 2failure reaches 216%at tem peratures 723K and strain rates 1×10s 21,a high strain rate sensitivi 2ty exponent reaches 0.36.Investigation suggest that grain boundary sliding (G S B )is substantial deformation mechanism ,and there is the dynamic re 2crystallization at early stage ,cavity growth and linking to make tensile specimen fractured.K ey w ords :AZ 31B magnesium alloy ;superplasticity ;grain bounding sliding ;cavity 近年来,镁合金以其密度小,比强度、比刚度高,阻尼性、导热性好,电磁屏蔽性强,铸造成本低,易回收,无污染等优点,成为航空、航天、汽车、通讯电子等领域特别是汽车工业构件的优选材料[1,2]。
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镁合金板材低温塑性变形行为及机制研究
AZ31镁合金板材低温塑性变形行为及机制研究随着能源和环境问题的日益凸显,寻求轻质结构材料的需求在交通运输、航空航天领域日趋增加,镁合金作为最轻的金属结构材料因优异的机械性能和理化特性、良好的环境相容性和技术经济效能而具有独特优势。
近年来,学界和业界为突破密排六方结构(HCP)镁合金室温塑性低、二次加工难的困扰,进行了持续努力并使高性能变形镁合金的供给成为现实。
作为扩展镁合金在低温极端环境下应用的工作基础,本文选择AZ31镁合金板材为对象,综合运用试验研究、理论分析和数值模拟手段,重点考察AZ31镁合金板材在室温至液氮温度范围内的塑形变形特性及微观机理,揭示晶粒尺寸、初始取向和预变形对AZ31镁合金板材低温塑性变形行为及机制的影响规律,深化对镁合金低温力学行为及塑性变形机理的认识,为其在低温结构上的可靠应用提供依据。
系列单轴拉伸试验研究结果表明,AZ31镁合金板材在室温(300K)至液氮(77K)温度范围内仍呈现典型的塑性变形特征。
随着拉伸温度的降低,AZ31镁合金板材的屈服强度和抗拉强度明显增加而延伸率降低,屈服强度由室温下155 MPa的增加到77 K时的252 MPa,抗拉强度由室温下的253 MPa增加到77 K的364 MPa,而延伸率则由室温的25%下降到77 K时的5%。
研究发现,在拉伸应变速率为10-2/s至10-4/s的范围内,AZ31镁合金板材应变速率敏感系数随着拉伸温度的降低而上升,呈现温度相关性。
AZ31镁合金板材在低温下表现出典型的密排六方金属材料加工硬化行为特征,但与室温和高温仍有所区别,低温下AZ31镁合金板材的加工硬化率随着拉伸变形温度的降低而上升。
基于对变形激活能和位错运动激活体积的深入分析,研究发现,随着拉伸温度的下降,AZ31镁合金板材的变形激活能和位错运动激活体积分别从室温的110k J/mol和176b3下降至77 K的20 k J/mol和20b3,其微观塑性变形机理由173K至室温的位错热激活主导的一次性越过局部障碍机制,转变为173 K温度至77K范围的由多次形成扭折越过障碍的机制;随着拉伸温度的下降,变形模式由室温下a系滑移和形变孪生主导的变形模式转变为由a系滑移为主、应力集中处非基面滑移为辅的变形模式。
铝和镁的塑性变形行为研究
铝和镁的塑性变形行为研究铝和镁是两种重要的金属材料，在工业生产中具有广泛的应用。
铝具有良好的导电性能，可用于制造电力设备和电子产品；而镁具有轻质和高强度等特点，可用于制造航空航天设备和汽车零部件。
然而，铝和镁在加工过程中容易发生塑性变形，影响其力学性能和工艺效率。
因此，研究铝和镁的塑性变形行为具有重要的意义。
塑性变形是金属在受力作用下发生的一种连续的变形过程，具有复杂的物理学本质。
在塑性变形过程中，金属晶体的结构会发生改变，晶体的缺陷和位错增多，导致金属的硬度降低。
铝和镁的塑性变形行为具有许多特殊之处，需要深入研究。
首先，铝和镁的塑性变形可分为单晶体和多晶体两类。
单晶体由于缺乏晶界的阻碍，可以更加自由地变形，形成复杂的变形结构。
而多晶体由于存在晶界，使得变形受到限制，容易发生变形不均匀的现象。
因此，研究单晶体和多晶体的塑性变形行为，有助于分析变形结构和力学性能的关系，为金属的制备和加工提供理论依据。
其次，铝和镁的塑性变形受到温度和应变速率的影响。
在高温下，金属晶体的原子位置更加松散，可以更容易地移动和变形，因此金属的塑性更好。
然而，在过高的温度下，金属容易发生熔化和烧蚀的现象，对材料的强度和稳定性造成威胁。
在低温下，金属的硬度和脆性会增加，使得变形更加困难。
在应变速率方面，当金属的应变速率较高时，变形过程会更加剧烈，晶体的应力集中效应更明显，导致材料的断裂和变形不均匀的现象。
此外，镁的塑性变形行为还受到晶体方向性的影响。
在不同方向上，镁的强度和塑性表现不同。
例如，在轴向应力下，镁的强度较低，容易产生拉伸断裂；而在面内应力下，镁的塑性和强度较好，更适合在承受剪切应力的情况下工作。
因此，研究镁的晶体方向性对于理解其塑性变形机制具有重要的参考意义。
综上所述，铝和镁的塑性变形行为是一个复杂的问题，需要考虑多种因素的影响。
通过对铝和镁晶体结构、温度、应变速率和晶体方向性等方面的研究，我们可以更好地理解其塑性变形机制，为金属的制备和加工提供优化方案。
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。
Mg-Gd-Y合金的塑性变形特征研究
Mg-Gd-Y合金的塑性变形特征研究变形镁合金的综合力学性能通常优于铸造镁合金,其中的Mg-Gd-Y合金具有优良的室温和高温强度及优良的蠕变抗力,有望在航空航天、武器制造和高性能汽车等领域得到成功应用。
尽管如此,由于镁合金的密排六方晶体结构导致的有限滑移系,所以在宏观上表现为塑性较差,成为阻碍变形镁合金应用的主要障碍。
能有效改善镁合金低塑性的手段之一是通过在一定温度(通常是高温)及应变速率下对其进行塑性变形使其晶粒细化。
镁合金的变形对温度和应变速率非常敏感,在一定变形条件下,其塑性变形是一个受位错滑移,交滑移和攀移、空位扩散、晶界滑动和机械孪生等多种机制控制的过程。
已有的研究表明,在多晶镁合金的塑性变形过程中,多种塑性变形机制相互协同、竞争和转换。
另外,动态再结晶或局部剪切变形也会对其塑性变形行为产生很大影响。
对于高稀土含量的Mg-Gd-Y系合金而言,虽然对其塑性变形特征及机制已做了大量的研究工作,依然存在许多亟待解决的问题,主要体现在：(1)采用基于位错热激活的回复蠕变理论建立了关于镁合金的高温变形应变速率本构方程,然后通过所求得的表观激活能来判断合金在一定变形条件下的塑性变形机制。
但对Mg-Gd-Y系合金而言,采用基于回复蠕变理论构建高温变形应变速率本构方程时,本构方程的适用范围没有进行详细的研究。
(2)机械孪生是Mg-Gd-Y系合金塑性变形的重要协调机制,其对塑性变形的贡献与孪生模式有很大的关系。
已有关于该系合金孪生模式的分析大都采用纯镁或其它镁合金,特别是Mg-Al-Zn系合金的研究结果。
但孪生模式与点阵参数直接相关,而合金元素的种类和含量对点阵参数的影响很大。
这就导致采用纯镁或其它镁合金的研究结果来分析高稀土含量Mg-Gd-Y 系合金的孪生模式时,因点阵参数的差异,可能引起判断结果的不同。
(3)已有关于Mg-Gd-Y系合金的高速变形组织的研究表明,该系合金在高速变形时存在绝热剪切带,但还没有给出该系合金出现绝热剪切带的判据。
改善变形镁合金塑性的研究进展
改善变形镁合金塑性的研究进展*任红霞,刘长瑞,张 娟,鞠克江(西安建筑科技大学冶金工程学院,陕西西安710055)摘 要:综述了变形镁合金的基本塑性变形特征,变形镁合金常温下因塑性较差限制其发展,故改善变形镁合金的塑性成为变形镁合金研究与应用中急需解决的重点。
细化晶粒、提高变形温度和超塑性变形等方法可以显著提高变形镁合金的塑性,本文介绍了以上2种方法改善变形镁合金塑性的最新研究进展。
关键词:变形镁合金;塑性变形;晶粒细化;超塑性中图分类号:T G146 文献标志码:A镁及镁合金是21世纪轻量化材料,其比重轻,比强度和比刚度高,阻尼性、导热性、切削加工性和铸造性好,具有电磁屏蔽能力强、尺寸稳定、资源丰富、容易回收等一系列优点,其开发和应用受到越来越多的关注,成了 最年轻的金属结构材料之一[1]。
目前,镁合金的应用主要是以模铸、压铸等工艺生产产品,但产品容易出现晶粒粗大、组织太致密、成分偏析且力学性能偏低等缺陷,不能充分发挥镁合金的性能优势。
与铸造镁合金相比,变形镁合金晶粒细小,无偏析和微观孔洞,具有优良的综合性能以及较高的强度、塑形和韧性。
此外,众多领域所需板材、棒材、管材和型材等重要结构材料只能用塑性成型工艺生产,但是镁合金塑性较差、成形困难及成材率低成为变形镁合金加工与应用的瓶颈,因此改善变形镁合金的塑性成为其应用中急需解决的关键技术之一。
细化晶粒、提高变形温度和超塑性变形可以显著改善镁合金的塑性,是较有前景的塑性改善方法。
本文从以上3个方面介绍了变形镁合金塑性改善的研究进展,并指出塑性变形技术进一步的发展方向。
1 变形镁合金的塑性变形特征镁合金属于密排六方晶体结构,对称性低,室温下滑移系少,塑性变形时只有基面滑移和角锥面孪体质量分数容易偏低。
通过观察,固体质量分数过低,达到工艺范围下限时漆膜会出现缩孔,因此应定期向槽液内补加高浓度颜料浆与树脂,保持电泳漆的固体质量分数在工艺要求范围内,保持在工艺范围的中限较好。
镁合金剧烈塑性变形力学性能研究(模板3)
毕业论文开题报告镁合金剧烈塑性变形力学性能研究一、选题背景和意义镁合金做为一种新型金属材料，已被广泛应用于汽车、计算机、通讯及航空航天等众多领域，许多国家将之视为２１世纪的重要战略物资，提出了若干重大的研究与开发计划。
在此背景下，深入分析这一新型金属材料的发展前景并拟定相应的对策，具有重要的意义。
镁合金是最轻的金属结构材料，其密度为1.75-1.90g／cm3；其比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；其机加工性能优良，易加工且加工成本低，加工能量仅为铝合金的70％；其耐腐蚀性比低碳钢好得多，已超过压铸铝合金A380；其减振性、电磁屏蔽性远优于铝合金。
另外，镁合金的低密度、低熔点、低动力学黏度、低比热容、低相变潜热以及与铁的亲和力小等特点，使其具有熔化耗能少、充型变速快、凝固速度快、实际压铸周期短、模具使用寿命长等优势，极适合于采用现代压铸技术进行成形加工，直接制备出薄壁和近终形复杂形状的零部件。
而且镁合金压铸件的性能优良，在常规使用条件下替代钢、铝合金、塑料等制件的效果非常好。
在实现产品轻量化的同时，还使产品具有优良的特殊功能，并且在镁合金压铸件报废后，还可以直接回收再利用，符合环保要求。
所以，综合性能优良的镁合金被誉为“21世纪金属”并被广泛应用于汽车、计算机、通讯等广阔领域。
虽然镁合金具有一系列的优良性能，然而镁具有密排六方结构，塑性差，难以塑性加工。
本课题是为了研究改善镁合金的力学性能的途径，使镁合金更好的应用于工业领域。
晶粒细化及组织控制是改善提高金属材料性能的有效途径。
晶粒细化能够大幅度提高镁合金的室温强度,塑性和超塑性成形。
细化晶粒的方法有很多，如锻造，挤压，轧制以及随后的再结晶退火处理工艺等。
而等通道转角挤压(ECAP)作为一种可细化合金组织、改善性能、提高材料成形性的塑形加工技术在国内外学术界被广泛的研究。
二、课题关键问题及难点本课题重点研究镁合金采用等通道转角挤压工艺与材料晶粒细化的关联，以及由此而引发的材料组织、力学性能等的变化；研究了ECAP工艺对材料性能、材料组织关系等的作用与影响．如何确定外切角ψ、内切角Φ的大小，及挤压路线、挤压次数、挤压温度和挤压速度的选择。
南昌大学科技成果——镁合金塑性成形机理及技术研究
南昌大学科技成果——镁合金塑性成形机理及技术研究
研究内容该项目研究了ME20M镁合金板料热拉深成形；提出了适合镁合金板料热成形的含非常应变软化因子的高温流变应力数学模型，并通过用户子程序二次开发VUMAT将其加入到数值模拟软件ABAQUSA/explicit中去；通过金相组织实验，在各种成形条件下热拉深筒形件断面组织结构，得到不同成形工艺参数对镁合金组织性能的影响结果。
技术特点
用塑性成形法加工得到的镁合金制品具有较高的强度和良好的韧性和某些特有的机械性能，可满足多样化结构件的需求。
镁合金板料的冲压产品具有较好的力学性能和表面质量成为镁合金材料应用的一个趋势，而在冲压工艺中又以拉深工艺应用较广。
镁合金拉深工艺是一种塑性加工工艺，其加工过程能源消耗小，对环境污染小。
本项目的研究成果对生态环境的保护起到很大的作用，具有很抢、强的经济效益和生态效益。
推广应用前景
本项目的研究成果对指导镁合金产品设计、缩短产品开发周期、减少材料消耗和保证产品质量等具有科学意义和重要的实际应用价值。
故其在汽车行业、3C行业、航空航天、国防方面等都有广泛推广应用前景，在其塑性成形产品生产实际中也能起到重要的指导作用，大大降低生产成本。
合作方式技术入股、技术转让。
镁合金的热变形行为及力学性能研究
镁合金的热变形行为及力学性能研究镁合金是一种轻质高强度的金属材料，因其重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车、电子通讯、运动器材等领域得到广泛应用。
然而，由于其在高温下易于软化和破坏，热变形行为及力学性能的研究对于镁合金的发展至关重要。
1.热变形行为的研究热变形行为是指材料在热加工过程中的变形行为，包括变形应力、应变、应变速率等指标。
镁合金的热变形行为与其微观组织有着密切的联系。
研究表明，在温度为200℃~400℃范围内，镁合金的应变硬化效应较强，变形应力与应变率之间呈现出显著的正比关系。
随着温度的升高，镁合金中的细晶粒首先发生动态再结晶，从而导致材料的变形应力和应变率的降低。
当温度进一步升高时，材料会出现粗大晶粒的再生变形，其剪切带和孪晶的形成则可导致应变增大，导致材料的流动性能下降。
2.力学性能的研究力学性能是指材料在载荷作用下的力学特性，对于实际工程应用有着至关重要的影响。
针对镁合金的力学性能研究，主要包括硬度、韧性、塑性等方面。
研究发现，在一定的应变速率下，镁合金的硬度随温度升高而降低，这与材料的动态再结晶机制有着密切的关系。
此外，镁合金的韧性和塑性也受到温度的影响。
随着温度的升高，镁合金的塑性越来越强，断裂韧性也逐渐提高。
3.应用前景随着工业技术的不断进步和对材料强度重量比要求的提高，镁合金在航空航天、汽车、电子通讯等领域的应用前景越来越广阔。
而研究镁合金的热变形行为及力学性能则能够为材料的开发和应用提供重要的理论依据。
总之，镁合金的热变形行为及力学性能研究是镁合金发展和应用的重要基础研究之一。
通过深入研究材料的微观组织和宏观力学性能，可以为镁合金的优化设计、改良和应用提供重要的科学依据。
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。
镁合金塑性变形机理研究进展
镁合金塑性变形机理研究进展一、本文概述镁合金作为一种轻质、高强度的金属材料，在航空航天、汽车制造、电子通讯等领域具有广泛的应用前景。
然而，镁合金在塑性变形过程中面临着诸多挑战，如室温下塑性较差、易产生应力腐蚀等问题，限制了其在实际应用中的性能发挥。
因此，深入研究镁合金的塑性变形机理，对于提升镁合金的综合性能、推动其在更广泛领域的应用具有重要意义。
本文旨在综述镁合金塑性变形机理的研究进展，从镁合金的塑性变形行为、变形过程中的微观组织演变、变形机制及影响因素等方面进行总结和分析。
文章首先简要介绍了镁合金的基本特性及其应用现状，然后重点回顾了近年来镁合金塑性变形机理的相关研究成果，包括塑性变形的微观机制、变形过程中的应力应变行为、合金元素对塑性变形的影响等。
文章对镁合金塑性变形机理的未来研究方向进行了展望，以期为镁合金的进一步研究和应用提供有益的参考。
二、镁合金的塑性变形行为镁合金作为轻质高强度的金属材料，其塑性变形行为一直是材料科学领域的研究热点。
镁合金的塑性变形主要涉及到滑移、孪生以及晶界滑移等多种机制。
这些机制在镁合金的变形过程中相互作用，共同影响着镁合金的力学性能和微观组织演变。
滑移是镁合金塑性变形中最主要的变形机制。
镁合金中的滑移系主要包括基面滑移、柱面滑移和锥面滑移。
其中，基面滑移是最容易激活的滑移系，但由于其滑移方向的限制，通常不能完全协调镁合金的宏观变形。
柱面滑移和锥面滑移的激活则需要更高的临界剪切应力，但在高温或变形量较大时，这些滑移系也能被有效激活，从而改善镁合金的塑性变形能力。
孪生在镁合金塑性变形中也扮演着重要角色。
特别是在低温和高应变速率下，孪生成为镁合金的主要变形机制。
孪生不仅能够协调镁合金的宏观变形，还能细化晶粒，提高镁合金的强度和韧性。
然而，孪生也会引入新的织构，影响镁合金的后续变形行为。
除了滑移和孪生外，晶界滑移也是镁合金塑性变形中不可忽视的变形机制。
晶界滑移能够协调不同晶粒间的变形，使得镁合金在宏观上表现出良好的塑性。
AZ31镁合金塑性变形行为的模拟与参数分析
AZ31镁合金塑性变形行为的模拟与参数分析镁合金的密度较小,在地球储量很大,所以镁合金是迄今为止最有前景的工程材料。
但是,镁合金在室温下的塑性变形能力较低,这是由于镁合金的晶体结构是密排六方结构,在室温下镁合金能够启动的滑移系十分有限。
为了提高镁合金的塑形有不少学者对镁合金进行了研究。
本文目的在于结合实验数据和VPSC模型对镁合金的塑性变形行为进行模拟分析。
本文研究了AZ31轧制板材在沿不同方向压缩和拉伸时候所表现的机械性能和微观组织变化,以及通过不同的变形方式获得不同的变形机制,再分析不同的参数对于塑性变形的影响。
实验沿试样不同方向压缩不同的应变量:沿ND方向压缩,沿TD方向压缩和以及沿与RD和ND方向成45度角压缩和沿RD拉伸。
再通过金相显微镜(OM),X射线衍射仪,电子背散射衍射仪(EBSD)以及VPSC 模型分析数据。
研究表明:(1){10-12}拉伸孪晶出现在塑形变形的开始阶段,这类孪晶消耗母体晶粒并且改变母体晶粒的取向。
(2)当应变量为0.05-0.06的时候,{10-11}压缩孪晶开始成为塑性变形的变形机制。
随着塑性变形量的增加,{10-11}压缩孪晶的体积分数也增加直至断裂。
(3)在压缩过程中,当总应变大于0.15时,压缩孪晶成为变形过程中的一种重要变形机制。
尽管在{10-11}压缩孪晶会产生应力集中。
但在断裂之前,压缩孪晶会协调所产生的塑性变形。
(4)在大塑性变形过程中,利用VPSC模型能够准确模拟出流变应力、孪晶相对运动、孪晶体积分数以及宏观的织构演化。
(5)在模拟过程中,孪晶不会产生额外的硬化效果,滑移所产生的硬化效果不需要通过提高孪晶的潜在硬化参数获得。
在其他论文中,滑移需要从拉伸孪晶中获得更高的硬化参数来调整应力应变曲线。
(6)当应变较高时,虽然在沿ND和TD方向压缩所产生的压缩孪晶的体积分数很接近,但是在沿ND方向压缩时的流变应力(通过实验和模拟所获得)曲线比沿TD方向压缩所得到的流变应力曲线更低。
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。
粗、细晶镁合金塑性变形及断裂的微观结构机理研究
粗、细晶镁合金塑性变形及断裂的微观结构机理研究镁合金塑性成型能力差,变形加工中常出现破裂、失效等问题,其根源是相关的微结构机制模糊不清。
本文运用基于平面弹性复势方法的局部应变位错核模型及晶体旋转缺陷模型,采用光学金相表征及电子背散射衍射检测技术(EBSD),针对粗、细晶镁合金的塑性变形及断裂微观机制,进行了理论分析和实验验证。
粗晶镁合金中断裂主要起源于晶粒内孪晶交叉等位置的位错塞积所导致的应力集中。
本文运用应变核位错模型和格林积分的方法模拟并计算了孪晶变形域的局部应力场和裂纹尖端的应力强度因子。
结果表明:孪晶交叉是脆性裂纹的主要起源(相应的EBSD证据可支持此结论),裂纹成核的临界载荷随晶粒直径尺寸(d)的减小而增大,其对d的依赖与经典的Hall-Petch关系相似;裂纹成核的临界载荷和临界尺寸随障碍孪晶厚长比(q)增大分别增大和减小;裂纹会沿着孪晶界扩展,在高密度孪晶区域和孪晶交叉处易发生偏折(相应的金相表征可支持此结论)。
细晶镁合金中断裂主要基于析出相破裂和三叉晶界处的空洞成核。
本文运用晶体旋转向错模型模拟了析出相/基体界面裂纹尖端应力集中诱导的纳米孪晶对细晶镁合金的韧化效应。
研究发现:在纳米孪晶的韧化作用下,界面断裂韧度很大程度上取决于析出相的尺寸和分布,最佳的析出相尺寸和分布规律可以显著增强界面,该结论与已知的实验结果相符,纳米孪晶韧化效应的研究可从根本上弥补经典模型对断裂韧度的低估。
此外,本文还探讨了晶体超塑性变形的协调机制之间的竞争和干涉机理,理论模拟并分析了细晶镁合金超塑性变形过程中晶界滑移协同迁移对析出相自身开裂的影响。
结果表明:析出相破裂和晶界迁移是两种典型的协调机制,可分别协调晶界滑移在析出相界面和三叉晶界处的应力集中,延续塑性变形;较大半径析出相周围应变累积易导致析出相自身的断裂;随着析出相和镁基体剪切模量比的增加,析出相的断裂韧度显著提高;除了析出相的硬化及细化,基于晶界迁移的再结晶过程也可弱化建立在析出相开裂基础上的协调机制,提高细晶镁合金的断裂韧度。
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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。
3．试验结果3.1 挤压态压缩破坏样3.1.1 断口宏观分析在压应力作用下产生韧性断裂，图1.a 图断口与正应力呈45°角的剪切断口，变形量达到13%发生断裂，试样有镦粗现象，显示出一定的塑性；图1.b 图断口上闪光的穿晶小亮面为解理面，它常常是晶体内原子排列密度较大的晶面，其晶面间距较大故结合力较差，所以易沿该面劈开[3]。
3.1.2 金相显微组织分析沿压缩方向取样磨取金相发现，图2.a 中在组织内部有一系列类似平行且同时扩展的裂纹，这些裂纹通过它们之间的金属条带的断开而相互连接，实际上是一些台阶，它们把不同裂纹连接起来；由于挤压式样内部组织不均匀，存在部分拉长的原始晶和大量沿原始晶分布a 图1 挤压态压缩后宏观照片 Fig1 the macroscopic picture of compression after extrusion ac 图2 挤压态压缩后金相组织Fig2 the metallography of compression after extrusion细小的动态再结晶，在室温压缩过程中，受压应力，一旦滑移面趋向平行于受力方向，镁合金晶体中的滑移系虽然停止运动，但外力的持续增加往往会导致孪生的发生，孪生首先在拉长的原始晶晶界处形成，而在细小动态再结晶内很少产生孪晶如图2.b ，一旦发生孪生，在孪晶内由于晶体取向的变化，滑移面不再平行于受力方向，原有的滑移系又会启动，直至断裂，塑性变形才会结束，图2.c 和图2.d 在断口边缘裂纹传播的过程中遇到孪晶时，其扩展路径将被迫发生改变，且新的扩展方向沿着孪晶面或与原扩展方向对称。
显然孪晶对裂纹扩展的这种阻碍有利于材料韧性的提高[4]。
断口处裂纹扩展遇到细小再结晶时受到晶界阻碍，沿晶界传播。
由此可知组织不均匀，在粗大组织及拉长原始晶晶界处产生孪晶，在孪晶界处容易产生裂纹，因此提高挤压镁合金塑性需提高组织均匀性及细化晶粒。
3.1.3 SEM 断口分析通过扫描电镜断口分析类似准解理断裂，具有韧脆混合断裂特征，图3.a 有明显的韧窝并由于镁合金室温塑性变形中孪晶机制起主要作用，由于原子切变形成孪晶并且韧窝形成后在剪切应力作用下被拉长出现高低起伏的岩石状断口；图3.b 明显的脆性断裂，当变形量较大时，沿孪生区域（尤其在压缩时）或沿大晶粒的基面{0001}产生局部穿晶断裂[5]，由图2.c 和图2.d 也可以看出裂纹有穿晶和沿晶混合断裂。
图3.c 箭头所指为塑性断口区和脆性断口区的连结区，是由一点向四周发散的脊线连接，脊线连接区域范围较小，约为30µm,图3.d 为闪光区和无光泽区组成混合断口，闪光区类似鱼鳞状，形成机理有待深入研究。
图3 挤压态压缩断口SEMFig3 the fracture of compression after extrusion3.2 退火态3.2.1 断口宏观分析退火可以消除镁合金在塑性变形过程中产生的加工硬化效应，恢复和提高其塑性，以便进行后续变形加工[6]。
与挤压态压缩破坏实验相似，同样是在压应力作用下，断口与正应力成45°的剪切断口，但变形量达到16%，镦粗现象比挤压破坏样明显，显示出较好的塑性；断口上呈现出闪光的穿晶小亮面。
3.2.2 金相显微组织分析经过退火后，沿挤压方向的金相组织比较均匀，未完全发生再结晶的拉长原始晶发生了充分再结晶，同时晶粒发生长大现象。
压缩断裂后，断口边缘几乎全部是再结晶，并沿断口有大量细小裂纹向内扩散，同时断口内部组织仅有少许细小孪晶，同时沿粗大组织晶界处由于压缩变形中产生变形热形成大量细小的再结晶。
3.2.3 SEM 断口分析图5.a 断口类似准解理断裂断裂，有大量韧窝，这些韧窝沿切应力方向被拉长，像挤压破坏断口一样有许多台阶，但台阶高度明显小得多。
图5.b 为塑性断口与脆性断口的连接区，有大量的瀑布状的脊线连接，瀑布状脊线区域比较大约为200µ；图5.c 为脆断区域，断口呈现出大量的台阶，台阶高度约为80µ，比挤压态脆断区高得多。
种种迹象表明，退火态压缩塑性性能比挤压态压缩塑性性能好得多。
图4 挤压退火态组织及压缩断口组织 Fig4 the microstructure of annealing after extrusion and fracture of compression3.3 挤压态拉伸破坏样3.3.1 断口宏观分析图6.a 中宏观断口附近有明显的缩颈现象，并且四周有环形裂纹如箭头所指，在拉伸应力作用下断口外貌呈杯锥状，杯锥底垂直于主应力 ，属于正断型断裂[7]。
图6.b 中断口的颜色呈灰暗色，断口底部纤维基本上是平行于轴线，断口边缘为暗灰色的放射区，无明显的剪切唇区。
变形量达到20%时发生断裂。
a 图5 挤压退火态SEM 断口Fig5 the fracture of compression after annealing图6 挤压态拉伸后宏观图 Fig6 the macroscopic picture of tensile after extrusion3.3.2 断口金相分析图7.a为沿挤压方向金相组织，组织细小均匀，晶粒大小约为10µm，但依然有明显的挤压流线型组织如箭头所指；图7.b为断口金相组织，断口附近有大量孪晶出现，沿断口处向晶内扩展的裂纹沿孪晶界和拉长晶界传播。
图7.c离断口较近处，沿拉长晶界处产生大量的孪晶，孪晶和裂纹之间存在交互作用，即裂纹能诱导孪生，而孪生也能促使裂纹形核，孪生和断裂都是非常迅速的过程，因此快速扩展的裂纹将在其尖端出现很大的应力集中，从而促进孪生，孪生和断裂是释放应力集中、且相互竞争的两种过程[8]。
因此凡是有利于其中某一过程的因素，同时对另一过程也有利。
图7.d离断口较远处金相组织，发现有显微裂纹，在裂纹处诱发孪晶；在拉伸应力作用下，挤压流线组织被拉长，在拉长的晶界处由于变形剧烈产生大量细小孪晶把拉长的挤压流线组织解理成多个细小晶粒。
3.3.3 SEM断口分析图8.a断口的低倍扫描形貌，其断裂类型属于延性断裂，存在大量的等轴韧窝及少量的剪切韧窝混合交替出现；图8.b断口局部在撕裂应力作用下出现撕裂韧窝，撕裂韧窝常见于尖锐裂纹的前端及平面应变条件下作低能撕裂的断口上。
由图8.c、图8.d和图8.e可以看出在镁合金拉伸变形过程中，观察到宏观变形和局部变形无法协调的部位（夹杂物等）会产生显微空洞如图8.c。
在缩颈过程中，应力越来越变成三维的了，结果缩颈区心部空洞的体积迅速增加呈现出拉长状态如图8.d，这样变形的空洞角处产生的应力应变集中处在拉应力作用下产生了裂纹如图8.e，多处空洞产生的裂纹扩展连接最终导致断裂[9]。
图8.f在裂纹扩展过程中遇到第二相或者孪晶时，裂纹扩展受到阻碍而钝化停止或继续沿第二相界面或沿孪晶界传播，但裂纹能量得以减缓[10]。
图7 挤压态拉伸样金相组织Fig7 the metallography of tensile after extrusion4. 分析与讨论4.1 拉伸和压缩变形方式对镁合金的影响镁属于密排六方晶体结构。
虽然密排六方晶体的体致密度和原子配位数与面心立方晶体相同，但由于两种晶体原子密排面的堆垛方式不同，晶体的塑性变形能力相差悬殊。
面心立方晶体具有12个滑移系，因而具有很高的塑性。
密排六方晶体在室温下只有1个滑移面(0001)。
滑移面上的3个密排方向[-1-120]、[-2110]和[-12-10]与滑移面组成了这类晶体的滑移系，即密排六方晶体在室温下只有3个滑移系，其塑性比面心和体心立方晶粒都低，塑性变形需要更多依赖于孪生来进行。
因此，密排六方晶体金属的拉伸压缩变形依赖于滑移和孪生的协调动作，并最终受制于孪生[11,12]。
图8 挤压态拉伸SEM 断口Fig8 the fracture of tensile after extrusion4.2 孪生与断裂之间的关系通过实验发现孪晶和裂纹之间存在交互作用，即裂纹能诱导孪生，而孪生也能促使裂纹的形核。
M.H.Yoo 等人指出在一定的应力状态下究竟是发生孪生还是断裂可用孪生和裂纹扩展的临界切应力大小来进行判断，若已知材料表面能、孪晶界面能及孪生位错的晶格阻力等材料常数，则可根据孪生和断裂的位错模型并由弹性基本方程计算出孪生及裂纹扩展的临界应力状态。
孪生和断裂的临界切应力之比可表达为：σt/σc=k(ft/fc)1/2;式中，σt 、σc 分别为孪生和断裂的临界切应力；k 为与轴比有关的材料常数；f 为非弹性阻力。