室溫下形變孿晶和織構(gòu)對(duì)純鎂力學(xué)行為影響的數(shù)值研究.pdf

1、鎂合金是一種輕質(zhì)的金屬材料，能夠替代其他結(jié)構(gòu)材料減輕結(jié)構(gòu)重量，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域尤其是汽車領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用潛力。清楚了解鎂合金變形機(jī)制將對(duì)鎂合金的應(yīng)用具有重要意義。鎂合金的變形機(jī)制復(fù)雜，形變孿晶對(duì)其變形行為有著重要的影響，同時(shí)鎂合金經(jīng)過加工后呈現(xiàn)一定織構(gòu)特征，織構(gòu)對(duì)其力學(xué)行為有顯著的影響，通過織構(gòu)調(diào)整來提高鎂合金力學(xué)性能已經(jīng)成為目前鎂合金研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。
　　本文基于晶體塑性理論，建立了一個(gè)以滑移、孿晶作為塑性變形方式，同時(shí)考慮

2、孿晶內(nèi)滑移的純鎂單晶彈-粘塑性本構(gòu)模型，并在有限元軟件ABAQUS的用戶子程序UMAT中數(shù)值實(shí)現(xiàn)上述模型。利用該模型對(duì)單晶鎂不同取向的室溫平面壓縮試驗(yàn)進(jìn)行了模擬，分析了不同取向下變形機(jī)制的演化規(guī)律，結(jié)果表明:變形機(jī)制與取向密切相關(guān)，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的各向異性特征;拉伸孿晶在特定取向下能夠提供晶粒在c方向的伸長(zhǎng)的變形，并引起取向的改變，在達(dá)到飽和孿晶體積分?jǐn)?shù)之后，孿晶內(nèi)會(huì)出現(xiàn)晶內(nèi)滑移;建立了表征單晶塑性變形能力的塑性“損傷”因子，能在一定程度上

3、預(yù)測(cè)鎂塑性變形能力。
　　利用上述的單晶模型，采用Taylor形式的均勻化假設(shè)，建立多晶純鎂有限元模型，模擬了具有隨機(jī)織構(gòu)特征的純鎂在單向拉伸、單向壓縮以及等徑角擠壓下織構(gòu)的演化規(guī)律。結(jié)果表明變形方式對(duì)于純鎂的織構(gòu)演化有重要的影響，經(jīng)過不同的變形方式會(huì)生成不同的織構(gòu)特征。同時(shí)對(duì)具有傳統(tǒng)擠壓織構(gòu)、軋制織構(gòu)、等徑角擠壓織構(gòu)以及隨機(jī)織構(gòu)特征的多晶純鎂在常見變形方式下的力學(xué)行為進(jìn)行了數(shù)值模擬，進(jìn)一步研究織構(gòu)對(duì)其力學(xué)性能的影響。模擬結(jié)果顯示

4、，多晶純鎂的力學(xué)行為與織構(gòu)以及加載方式密切相關(guān):傳統(tǒng)擠壓、軋制織構(gòu)以及等徑角擠壓織構(gòu)的純鎂均表現(xiàn)出明顯的各向異性特征;鎂在特定織構(gòu)下進(jìn)行特定方向的變形時(shí)，會(huì)出現(xiàn)孿晶變形，孿晶變形會(huì)引起應(yīng)力應(yīng)變曲線的三段硬化特征，并且導(dǎo)致織構(gòu)的快速轉(zhuǎn)變;等徑角擠壓織構(gòu)的純鎂在沿?cái)D壓方向進(jìn)行單向拉伸時(shí)表現(xiàn)出較好的塑性變形能力，原因在于其特殊的織構(gòu)特征，變形時(shí)最容易開動(dòng)的基面滑移處于有利取向;利用前文建立的塑性損傷因子，對(duì)各種情況下的塑性變形能力進(jìn)行了考量，