AZ31镁合金塑性变形不均匀性与变形机制的研究
AZ31B镁合金动态力学行为的研究
AZ31B镁合金动态力学行为的研究镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、良好的铸造性能、较强的电磁屏蔽能力以及易于再生利用等一系列独特的优点,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、通讯等领域获得了日益广泛的应用。
由于具有良好的延展率和较高的强度等优点,AZ31B变形镁合金是目前应用最广泛的挤压变形镁合金。
在镁合金的应用中,冲击与循环等动态载荷的作用不可避免,因此对变形镁合金的动态力学行为与组织结构之间关系的研究,对变形镁合金结构件的安全设计及合理使用具有重要的指导意义。
本文主要针对AZ31B变形镁合金挤压棒材的动态拉伸、快速冲击和低周疲劳行为进行了研究,探讨了不同载荷条件下的塑性变形机制以及织构对变形机制和动态力学行为的影响。
研究结果表明,具有{0001}//ED织构的样品(轴向样品)在普通拉伸条件下,其真应力-真应变曲线呈现下凹形,而具有拉伸轴沿<0001>-<11-20>和<0001>-<10-10>织构分布的样品(径向样品),其真应力-真应变曲线为直线形；而在动态拉伸条件下,大量{10-12}拉伸孪生的开动导致了真应力-真应变曲线中平台的出现,并且随着孪生数量的增加平台宽度也增大,轴向样品曲线平台出现在屈服前,而径向样品曲线平台出现在屈服后。
由于{10-12}拉伸孪生、{10-11}压缩孪生、基面滑移、柱面滑移、锥面滑移的CRSS的不同,导致其参与变形的程度和所起作用的不同,Schmid因子对各种变形机制启动起重要作用,这是具有不同织构样品在动态拉伸过程中产生不同力学行为的主要原因；在超快速拉伸条件下,轴向样品的屈服强度、断裂强度、总应变量均随着应变速率的增加而增加。
应变速率越大,样品发生脆性断裂的倾向性也越大。
在快速冲击载荷下,轴向样品和径向样品的屈服强度、断裂强度、总应变量均随着应变率的增加而增加,并且对应{10-12}拉伸孪生的数量也增加。
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镁合金的变形织构和协调变形机理
AZ31镁合金的变形织构和协调变形机理一、AZ31镁合金的变形织构AZ31镁合金是一种高性能的镁合金，具有良好的可塑性和延展性，可以用于制作各种结构件。
它的变形织构是由许多主要和次要的变形织构组成的，它们经过变形后可以形成复杂的织构。
1. 主要变形织构AZ31镁合金的主要变形织构主要包括晶粒变形、滑移变形和脱钙变形。
晶粒变形是由晶界移动而形成的，晶界可以在组织中移动，形成新的晶界，从而形成新的织构。
滑移变形是由晶粒内部滑移而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。
脱钙变形是由钙原子从晶粒中沉积而形成的，它可以形成新的织构。
2. 次要变形织构AZ31镁合金的次要变形织构主要包括滑移变形、拉伸变形、压缩变形和拉伸变形。
滑移变形是由晶粒内部滑移而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。
拉伸变形是由晶粒外部的力作用而形成的，它可以在晶粒外部形成新的织构。
压缩变形是由晶粒内部的压力作用而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。
拉伸变形是由晶粒内部的拉伸力作用而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。
二、AZ31镁合金的协调变形机理AZ31镁合金的协调变形机理是由多种变形机理协同作用而形成的，它们可以有效地改善AZ31镁合金的力学性能。
1. 晶粒变形机理晶粒变形机理是由晶界移动而形成的，晶界可以在组织中移动，形成新的晶界，从而形成新的织构。
晶粒变形机理可以有效地增强AZ31镁合金的变形织构，从而提高材料的强度和延展性。
2. 滑移变形机理滑移变形机理是由晶粒内部滑移而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。
滑移变形机理可以改善AZ31镁合金的变形性能，增加材料的可塑性和延展性。
3. 脱钙变形机理脱钙变形机理是由钙原子从晶粒中沉积而形成的，它可以形成新的织构。
脱钙变形机理可以改善AZ31镁合金的变形性能，增加材料的可塑性和延展性。
三、结论AZ31镁合金的变形织构由主要变形织构和次要变形织构组成，它们经过变形后可以形成复杂的织构。
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。
错距旋压AZ31镁合金的组织演变机制及力学性能研究
错距旋压AZ31镁合金的组织演变机制及力学性能研究镁合金作为21世纪的“绿色”工程材料,具有密度低、比强度和比刚度高、易加工等诸多优点,被广泛应用于航天航空、汽车工业以及国防工业等众多领域。
然而镁合金室温下具有较少的独立滑移系和较差的塑性变形能力,这成为镁合金塑性加工变形过程中的一大难点。
本文提出可以产生连续局部塑性变形的错距旋压技术对AZ31镁合金进行塑性加工。
本文采用ABAQUS有限元分析软件模拟AZ31镁合金的旋压过程,研究旋压过程中主要参数对镁合金筒形件成型质量的影响;采用金相显微镜对不同旋压道次下镁合金的显微组织进行观察与分析,并结合电子背散射衍射技术（EBSD）及透射电子显微镜（TEM）探究错距旋压AZ31镁合金的晶粒细化机制;通过拉伸试验对不同旋压道次下镁合金的力学性能进行测试分析,并利用纳米压痕仪对镁合金的微区力学性能进行分析,探讨抗拉强度与微纳硬度之间的关系;通过电化学试验测试旋压镁合金的耐腐蚀性能,并分析晶粒度对镁合金耐腐蚀性的影响。
根据有限元模拟结果可知AZ31镁合金旋压的最佳工艺区间为:在旋压温度为375℃左右,芯轴转速为250 r/min,旋轮进给率为1.2 mm/r的条件下对镁合金进行多道次旋压,其具有良好的成型性。
本文结合模拟得出的最佳工艺,最终成功制备出AZ31镁合金筒形件,其壁厚由6 mm减薄为0.7mm,整体减薄率达88.3%。
采用金相显微镜对旋压AZ31镁合金的显微组织进行观察与分析,结果表明:随着旋压道次的增加,镁合金的晶粒更细小,晶粒度由625μm变为6.38μm。
采用EBSD及TEM对旋压镁合金的晶粒细化机制进行探究。
在旋压第一、二道次过程中,晶粒细化的主要机制是由于受到较大的旋压力致使位错密度急剧增加,经多边化后发生动态再结晶;在第三道次过程中,由于第二道次旋压后的晶粒细小,在受到旋轮力时容易以动态回复的方式来释放应力,因此形成大量亚晶结构以细化镁合金的晶粒。
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。
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 。
２４３
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镁合金压缩过程中的变形性能及组织演变
逊 ,使其应用受到限制 ,因此提高铸造铝合金的强韧性 有很大意义[3 ] 。
微量元素合金化是 Al2Mg 合金强韧化的主要手 段[4] ,其作用主要是改善合金相的形态结构特征 、形成 新的高熔点 、高热稳定性的第二相或细化晶粒组织 。 稀土元素是常用的合金化元素 ,可以起到净化合金熔
收稿日期 :2008208203 ;修改稿收到日期 :2008211210 基金项目 :国家高技术研究发展计划 (863 计划) 资助项目 (2007AA03Z113) ;国家自然科学基金资助项目 (50775085) 第一作者简介 : 张磊 , 男 , 1984 年出生 , 硕士研究生 , 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室 , 武 汉 ( 430074 ) , 电 话 : 027 - 87558252 ,
-
-
应力下降 ,产生{1010} < 1120 > 滑移系 ,温度升高增加
了原子振动的振幅 ,最密排面和次密排面的差别减小 ,
-
此时容易激活潜在的滑移面{1122}锥面 , c + a 柏氏矢
量的锥面滑移系开动参与变形 ,此时锥面滑移体系又提
图 3 Mg 在不同滑移面上的临界切应力与温度的关系
2. 2 组织变化
15907184956 , E - mail :zhanglei5200 @126. com 通讯作者 :董选普 ,男 ,教授 ,1964 年出生 ,华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室 ,电话 :027 - 87558252 ,13037116051 , E - mail : dongxp @mail.
变形温度 均匀 稳 定 , 而 后 分 别 在 室 温 、200 、220 、240 、
250 、260 、280 、300 、350 ℃压缩至表面出现裂纹为止 ,清洗
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
AZ31镁合金塑性变形不均匀性与变形机制的研究
AZ31镁合金是一种常用的镁合金，具有良好的塑性和强度，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
然而，AZ31镁合金的塑性变形不均匀性是其在使用过程中的一个重要问题。
本文将探讨AZ31镁合金塑性变形不均匀性的研究，并探讨其变形机制。
首先，AZ31镁合金的塑性变形不均匀性主要体现在晶粒的变形和晶粒间的变形不一致。
晶粒的变形不均匀性是由于晶粒内部存在晶界、位错和析出物等缺陷，这些缺陷会对晶粒的变形行为产生影响。
晶粒间的变形不一致是由于晶粒之间的晶界无法同时滑移，导致晶粒间的应力分布不均匀。
其次，AZ31镁合金的塑性变形机制主要包括晶体滑移、孪晶形变和析出物强化等。
晶体滑移是指晶体中的位错在晶格平面上滑动，这是
AZ31镁合金的主要变形机制。
孪晶形变是指晶体在应力作用下发生晶格结构的变化，形成孪晶。
孪晶形变在AZ31镁合金中往往与晶界的滑移相结合，对材料的塑性变形起到重要作用。
此外，AZ31镁合金中的析出物也会对材料的塑性变形产生影响，析出物的细化和分布均匀性有助于提高材料的塑性。
为了研究AZ31镁合金的塑性变形不均匀性和变形机制，可以采用多种实验方法和理论模型。
实验方法包括金相显微镜观察、拉伸实验、压缩实验和高分辨电子显微镜观察等。
金相显微镜观察可以用来观察晶粒的变形和晶界的变形情况，拉伸实验和压缩实验可以用来研究材料的力学性能和塑性变形行为，高分辨电子显微镜观察可以用来观察晶体滑移和孪晶形变的细节。
理论模型可以采用晶体塑性理论、晶界滑移理论和强化理论等。
晶体塑性理论可以用来描述晶体内部的位错滑移和应力分布，晶界滑移理论可以用来描述晶界的滑移和应力分布，强化理论可以用来描述析出物对材料塑性的影响。
总之，AZ31镁合金的塑性变形不均匀性与变形机制是一个复杂的问题，需要综合运用实验方法和理论模型进行研究。
通过深入研究AZ31镁合金的塑性变形不均匀性和变形机制，可以为优化材料的制备工艺和提高材料的塑性性能提供重要参考。