AZ31B鎂合金塑性變形行為的相關(guān)基礎(chǔ)研究.pdf

1、鎂是地球上儲量最豐富的元素之一，而鎂合金是其最主要的利用方式，它具有較高的強(qiáng)度、比剛度、減震性、電磁屏蔽性、易切削性和易回收性等一系列優(yōu)點，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程結(jié)構(gòu)材料”。但由于鎂及鎂合金具有HCP晶體結(jié)構(gòu)，加工成型性不佳，這嚴(yán)重阻礙了在高速交通運(yùn)輸領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域和電子信息領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景的變形鎂合金的開發(fā)。
　　 針對鎂合金難以加工成形這一難題，本文以工業(yè)上廣泛應(yīng)用的AZ31B商業(yè)鎂合金為原料，對鎂合金塑性變形的相關(guān)

2、基礎(chǔ)問題進(jìn)行了研究。全文先后進(jìn)行了等溫恒速壓縮熱模擬和軋制實驗，對不同變形條件的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察，并分別構(gòu)建了AZ31B鎂合金低溫、高溫下的變形方程，同時對該合金軋制過程的組織織構(gòu)演變、孿生、動態(tài)回復(fù)及動態(tài)再結(jié)晶行為進(jìn)行了詳細(xì)的研究，得出以下主要結(jié)果：
　　 1.AZ31B合金的等溫壓縮試驗結(jié)果表明，樣品取向?qū)α髯兦€的影響在低溫條件下較為明顯，這種影響來源于鎂合金板材所具有的基面織構(gòu)，是由壓縮過程中不同類型的孿生行為所造成的

3、，同時，取向造成的差異在臨界應(yīng)變εc后可以忽略，并且隨著溫度升高時，樣品取向?qū)嚎s行為的影響逐漸減小。
　　 2.AZ31B合金不同變形條件的組織觀察結(jié)果顯示，合金低溫變形時以基面滑移和機(jī)械孿生為主，部分孿晶交截處產(chǎn)生了動態(tài)再結(jié)晶；而高溫下的變形組織則表現(xiàn)出連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶和不連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶的特征，其流變曲線可用加工硬化、過渡、軟化和穩(wěn)態(tài)流變四個階段加以描述。同時，流變曲線的峰值應(yīng)力隨變形溫度降低和應(yīng)變速率增加而增大。
　　

4、 3.AZ31B合金等溫壓縮塑性變形的流變行為可分別用雙曲正弦函數(shù)修正的Arrhenius關(guān)系描述，所求得的本構(gòu)方程分別為：低溫ε=5.6[sinh(0.029667σ)。
　　 4.5 exp(-94300/RT)高溫ε=5.7×107[sinh(0.029667σ)]2.7 exp(-127500/RT)4 AZ31B合金鑄軋板單道次熱軋過程中，變形量較小的階段，孿生起主導(dǎo)作用，分別產(chǎn)生了透鏡狀的{1012)孿晶和細(xì)長的{

5、1011}窄孿晶，其中{1012}孿晶的產(chǎn)生使得基面織構(gòu)突然增大，但此類孿晶內(nèi)部不易發(fā)生塑性變形，因而不會發(fā)生再結(jié)晶；而細(xì)長的{1011}窄孿晶形核后，其內(nèi)部的位錯滑移能夠被大量激活激活，因而容易成為動態(tài)再結(jié)晶的優(yōu)先形核點。熱軋中等應(yīng)變階段，回復(fù)和不連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶起著重要的作用，晶粒內(nèi)部形成了各種形貌的亞晶組織和鋸齒狀特征的晶界，基面滑移和基面位錯在此過程中起著十分重要的作用。隨著變形的繼續(xù)增大，非基面滑移能夠更為廣泛的發(fā)生，晶粒內(nèi)部形

6、成了位錯胞狀纏結(jié)組織，為連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
　　 5.剪切帶是鎂合金板材軋制過程中必經(jīng)階段，這是由外應(yīng)力狀態(tài)所決定的；但是不同的組織、織構(gòu)狀態(tài)會對剪切帶的形成方式起到重要影響。織構(gòu)和晶粒尺寸對剪切帶形成機(jī)制的影響可以歸結(jié)為：
　　 基面織構(gòu)越強(qiáng)，孿生在剪切帶中所起的作用就越大；反之，動態(tài)再結(jié)晶所起的作用就越大。
　　 晶粒尺寸越大，孿生在剪切帶形成中期的作用越顯著；反之，動態(tài)再結(jié)晶在剪切帶形成中起的作

7、用越明顯。
　　 6.本文利用離散極圖對10％和20％熱軋樣品中孿晶類型及主要孿生要素進(jìn)行分析，并對所有等價孿生系的Schmid因子進(jìn)行了計算，結(jié)果表明，AZ31B合金熱軋過程中起主導(dǎo)作用的{1012}、{1011}孿生行為均取決于宏觀外應(yīng)力，并遵從Schmid定律；同時少量的{1012}孿晶會起著協(xié)調(diào)局部應(yīng)變、使晶粒變形均勻的作用。
　　 7.本文采用了一種新的Euler空間分析方法對10％和20％熱軋過程中的孿生行為