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。
- 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)。
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。