变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能
AZ31镁合金变形方式对其组织性能影响的研究
相以连续方式析出; 当温度较低时, 通常以不连续沉 淀方式析出。
表 1 试验用 A Z31 化学成分( 质量分数)
(%)
元素 A l Zn M n Si Fe Cu N i 杂质 Mg 含量 3. 20 1. 11 0. 30 0. 14 0. 0015 0. 0021 0. 0009 0. 30 余量
Mn 在镁合金中对提高基体的耐腐蚀性能十分 有利, 因为 M n 可与合金中的 Fe 形成化合物作为熔 渣被排除, 消除 F e 对镁合金耐蚀性的有害影响, 同 时提高了合金的电位。因此, 一般用于耐腐蚀性场 合的镁铝合金中都含有一定量的 M n。另外, Mn 还 可以改善合金的焊接性能和耐热性能。F e, Ni, Co 3 种元素 在镁中的固 溶度很 小, 在其 浓度( 质量 分 数) 小于 0. 2% 时就对 Mg 的耐蚀性产生非常有害 的影响, 加速了 M g 的腐蚀。因为镁和与氢的非平 衡电位接近的金属( 如 F e, Ni, Cu, Co 等) 会构成很 大的阴极, 具有较大的负差效应, 镁合金将发生严重 的电偶腐蚀。
2 变形参数或方式对镁合金组织性能的影响
2. 1 热挤压对 AZ31 镁合金的晶粒细化的影响 因为 AZ31 镁合金既不可能靠热处理强化亦不
能靠应变强化, 细晶强化为提高 AZ31 镁合金性能的 有效方法之一。晶粒细化不仅可以提高材料的强度, 而且可以提高其塑性, 为了消除铸态 AZ31 镁合金的 偏析组 织均 匀化 组织 结构, 在 试验 开始 前把 铸态 AZ31 镁合金加热到 400 左右, 保温 12~ 13 h。在 YA32- 315 四柱式万能液压机上进行 等温压缩试 验, 液压机的滑块行程速度为 10 mm/ s。在 200 时
体积内的晶界面积就越大, 对位错运动的阻力也越 大, 因而使得其强度提高。
Y对铸态AZ31镁合金微观组织及力学性能的影响的开题报告
Y对铸态AZ31镁合金微观组织及力学性能的影响的
开题报告
铸态AZ31镁合金广泛应用于航空、汽车、电子等领域，但其组织和性能受到许多因素的影响，其中包括材料处理方法、成分、热处理等。
本研究旨在探究添加元素Y对铸态AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响。
首先，通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜等技术对材料的微观
组织进行观察和分析，比较添加不同含量Y元素的铸态AZ31镁合金和普通AZ31镁合金的微观组织差异，以及添加Y元素对铸态AZ31镁合金组织演变的影响机制进行探讨。
其次，通过拉伸试验、硬度测试等方法对添加不同含量Y元素的铸
态AZ31镁合金进行力学性能测试，研究添加Y元素对铸态AZ31镁合金的力学性能的影响，探讨Y元素的掺杂对铸态AZ31镁合金塑性和强度的影响机理。
最后，通过热处理等方法对添加Y元素的铸态AZ31镁合金进行处理，研究处理对材料性能的影响，并在此基础上对添加Y元素的铸态AZ31镁合金在实际应用中的可行性进行探讨。
综上所述，本研究将系统探究添加Y元素对铸态AZ31镁合金微观组织和力学性能的影响及其机制，为铸态AZ31镁合金的优化设计和工业化生产提供理论指导和技术支持。
AZ31镁合金变路径压缩的力学性能和孪晶机制
AZ31镁合金变路径压缩的力学性能和孪晶机制宋广胜;陈强强;徐勇;张士宏【摘要】对AZ31镁合金轧制板材进行变形方向依次为轧向(RD)、横向(TD)、轧向和横向的变路径压缩实验,研究变形过程中的力学性能,并采用电子背散射衍射(EBSD)观察上述变形过程中晶粒取向变化,分析孪晶变体的启动情况.结果表明:在变路径压缩过程中,各路径压缩过程依次对应拉伸孪晶、二次孪晶、解孪晶和拉伸孪晶的微观变形机制,首次变形所产生的预应变提高后续变形中孪晶形核启动力,使后续变形过程的屈服强度大幅增加.二次孪晶的启动遵循Schmid定律,孪晶变体启动的选择性倾向明显,由t1或t5变体来完成二次孪晶.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2016(026)009【总页数】9页(P1869-1877)【关键词】AZ31镁合金;变路径压缩;屈服强度;二次孪晶;孪晶变体【作者】宋广胜;陈强强;徐勇;张士宏【作者单位】沈阳航空航天大学材料科学与工程学院,沈阳110036;沈阳航空航天大学材料科学与工程学院,沈阳110036;中国科学院金属研究所,沈阳110016;中国科学院金属研究所,沈阳110016【正文语种】中文【中图分类】TG146.2作为目前最轻的金属结构材料之一，镁合金具有的较高比强度和比刚度、优良的电磁屏蔽性、减震性和机械加工性能等一系列优点[1−2]，使得镁合金成为近些年来的研究热点。
然而，由于密排六方结构(HCP)的特点，镁合金室温下能够启动的独立滑移系较少，导致室温塑性差，变形加工困难[3−5]，强烈制约着镁合金的发展。
镁合金的塑性变形机制有基面、柱面、锥面滑移和锥面孪晶，但在室温变形中，由于柱面和锥面滑移的临界剪切应力(Gitical resolved shear stress, CRSS)远高于基面滑移而不易被启动，只有基面滑移提供两个垂直于C轴的独立滑移系，而平行于C轴方向的应变主要由锥面孪晶来协调。
AZ31镁合金各向异性力学行为及微观形变机制的模拟研究
AZ31镁合金各向异性力学行为及微观形变机制的模拟研究镁合金因其具有高的比刚度比强度、低密度、良好的导电和导热性成为未来最具应用潜力的轻质材料之一。
然而,制约镁合金发展的主要问题在于其室温塑性变形能力差,形变各向异性严重,而从微观角度分析位错滑移、孪生等机制对镁合金的织构演化影响一直是材料学界研究的热点和难点。
本课题通过单轴拉伸实验确定材料参数,建立fortran77语言的可描述镁合金主要形变系统(位错滑移、孪生)的自洽模型,研究镁合金的宏细观力学行为以及微观机制对宏观力学性能的影响。
同时模拟镁合金板材在冷轧过程中的织构演化,并讨论了微观形变机制对织构演化的贡献。
根据由实验获得的AZ31镁合金热轧板材的单轴拉伸应力-应变曲线,拟合确定了模型所需的材料参数,建立fortran77语言的自洽模型。
热轧板材通常具有较强的基面织构。
结果表明,该模型能准确预测镁合金在不同方向加载时的单轴拉伸力学行为,沿不同方向施加载荷时微观形变系统的开动时机和贡献不同是造成宏观力学行为各向异性的根本原因。
沿RD、TD方向加载时,位错滑移是主要的形变机制,基面滑移和柱面滑移是弹塑性转变阶段主要开动的形变系统。
形变后期,锥面滑移成为塑性阶段的主导机制。
沿ND方向加载时,孪生则是主要的形变机制,该方向大多数晶粒沿C轴受拉,应力方向近似垂直于基面,导致基面滑移的schmid因子几乎为0,难以开动。
在该方向加载时,材料的宏观屈服强度明显小于其他方向。
对材料沿着不同方向加载时各晶面微观应变的分析表明,在微观尺度上,镁合金的晶格应变分布也表现出很强的各向异性。
在弹性阶段,各品面的晶格应变基本保持一致,进入塑性阶段不同晶面出现了明显的“软”、“硬”取向之分。
沿RD方向加载时,当应力载荷为150-225MPa,(0002)晶面为最软取向,(1011)为最硬取向；225MPa以后,(0002)变为最硬取向,(1011)变为最软取向,这表明随着载荷增加微观形变系统相互竞争,使得材料内部存在晶粒取向相关的应力。
挤压-剪切工艺挤压AZ31镁合金的组织和织构演变
张丁非 ， 杰慧 胡红军 石 国梁 戴庆 伟 。刘 ， ， ， （ １重 庆大学 材料科 学 与工程学 院 ， 重庆 ４ ０ ４ ； ０ ０ ５ ２重庆 大学 国家镁 合金材 料工程 技术研 究 中心 ， 重庆 ４ ０ ４ ） ０ ０ ４
Ｚ ＨＡＮＧ ｎ ～ｅ 。 ＬＩ Ｊｅｈ ｉ， Ｄｉ ｇｆ ｉ ， Ｕ ｉ— ｕ ＨＵ ｎ —ｎ ， ＨＩＧｕ －ｉｎ ＤＡＩＱｉｇ ｗｅ ＇ Ｈｏ ｇ ｉ ｎ Ｓ ｏ ｌ ｇ ， ａ ｎ— ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｍ ｉｒ ｓ ｒ ｔ ｒ ｎｄ ｔ ｘ ｕ ｅｅ ｏ ｕｔｏ ｆＡ Ｚ３１ｍ ａ ｅ ｉ ｍ ｒ ｕ ｃ ｏ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ａ ｅ ｔ ｒ ｖ ｌ ｉｎ ｏ ｇｎ ｓｕ ｗ ｏ ｇｈｔａ ｌ ｙ ｐ ｏ ｅ ｓ ｄ ｂｙ ａ ｎｅ ｌｏ ｒ ｃ ｓ ｅ ｗ
ｓ ｖ ｒ ｌ ｓ ｉ ｅ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｉ ｌ ｉ ｇ ｅ ｒ ｓｏ ｎ ｈｅ ｒ ｗｅ ｅ ｉ ｅ ｔｇａ ｅ ｅ ｅ ｅ ｐ ａ ｔｃ ｄ ｆ ｒ ｔｏ ｎｃｕｄ ｎ ｘｔ ｕ ｉ ｎ ａ ｄ ｓ ａ ｒ ｎｖ ｓ ｉ ｔ ｄ． Ｔｈ ｅ ｕｌｓ ｓ ｗｅ ｈ ｔ ｅ ｒ ｓ ｔ ｈｏ ｄ ｔ ａ ｆｎｅ ａ ｕ ｆ ｒ ｍｉｒ ｔ ｕ ｔ ｅ ａ ａ ｈ ｅ ｅ ｅ ｒ ｓｏ — ｈｅ ｒ ｔ ｃ ｎｉ ｕ ｎｄ ｖａ ｉ ｔ ｙ ｅ ｆ ｉ ｎｄ ｎｉｏ ｍ ｃ ｏｓｒ ｃ ｕｒ ｓ ｃ ｎ ｂｅ ｃ ｉ ｖ ｄ ｂｙ ｘｔ ｕ ｉ ｎ ｓ ａ ｅ ｈ ｑ ｅ ａ ｒｅ ｙ ｔ ｐ ｓ ｏ ｔ ｘｔ ｅ ｃ ｎ ａ ｓ ｏ ｄ ｉ ｃ ｏ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ｅ ｕｒ ａ ｌｏ ｂｅｆ ｕｎ ｎ ｍｉ ｒ ｓ ｒ ｔ ｒ ｓ，ｗｈｉｈ ｗｅ ｋ ｎ ｄ ｔ ｈ ｏ ｎａ ａ ｅｔ ｘ ｕ ｅ ｎ ａ — ｃ ａ ｅ ｅ ｈｅｔ ｅ ｄ ｍｉ ｎｔｏｆｂ ｓ ｅ ｔ ｒ ．Ｉ ｄ
az31b镁合金铸轧板的织构和冲压性能研究
硕士学位论文２电磁超声能场对铸轧板坯微观组织和织构的影响因此，其织构分布比普通铸轧板更加散漫，取向极密度更低，晶粒的取向聚集现象更少，但其柱面织构分布却比普通铸轧镁板略高，这是因为在铸轧过程中产生的再结晶组织增加晶粒的柱面取向。
２．４本章小结由ｔ／。
由１／。
图２．１１两种铸轧镁合金带坯的柱面取向分布通过复合能场铸轧实验和普通铸轧实验制备了两种ＡＺ３１Ｂ镁合金铸轧带坯，对比分析两种带坯的微观组织和织构，可得如下结论：（１）复合能场可以使镁合金带坯晶粒明显细化和均匀化。
普通铸轧得到的镁合金带坯平均晶粒尺寸（直径）为７５．８５１．ｔｍ，枝晶网胞发达；复合能场铸轧得到的镁合金带坯平均晶粒尺寸（直径）为４０．５０１．ｔｍ，大部分晶粒为椭球状的等轴晶，有细小的再结晶组织存在。
（２）织构测试表明：两种的镁合金带坯在铸轧过程中均形成以基面织构和柱面织构为主的原始织构。
铸轧带坯在复合能场作用下，原始织构的强度降低，各织构组分分布更均匀，锥面织构组分提高，择优取向较弱。
硕士学位论文３ＡＺ３１Ｂ镁合金温轧的组织、织构和力学性能演变形量的增加而提高，并基本呈现出ＲＤ方向最大，４５０方向次之，ＴＤ方向最小的现象。
复合能场铸轧镁板三个方向的屈服强度、抗拉强度和延伸率始终高于普通铸轧镁板，各向异性程度小于普通铸轧镁板。
而热轧镁板的初始屈服强度、抗拉强度都较高，但在后续温轧中增加缓慢。
（４）三种镁合金板材的延伸率变化规律各不相同：复合能场铸轧镁板的延伸率前四个道次温轧时稳定增加，在第五道次大幅度增加，第六七道次减小；普通铸轧镁板延伸率前两个道次略有减小，然后逐渐增加，最后两道次减小；商用热轧镁板的初始延伸率较大，但在前四道次温轧中逐渐减小，第五道次开始缓慢增加。
（５）在温轧过程中，复合能场铸轧镁板第五道次温轧板材表现出细小均匀的微观组织和散漫的织构分布，其综合力学性能超过同道次的热轧镁板。
AZ31镁合金板室温弯曲压直过程中的组织及力学性能
AZ31镁合金板室温弯曲压直过程中的组织及力学性能
田静;邓嘉飞;常原颖;梁伟
【期刊名称】《热加工工艺》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】研究AZ31镁合金板在室温弯曲压直过程中组织演变及其对力学性能的影响。
结果表明:室温弯曲压直工艺预制拉伸孪晶不仅有助于镁合金的塑性变形,对材料的强度的提升也有积极的影响。
室温弯曲压直后板材产生拉伸孪晶切割晶粒,导致晶粒细化和位错在晶界及孪晶密集处能量聚集造成位错强化,使镁合金板抗拉强度提升。
同时,预制拉伸孪晶弱化基面织构可激活更多种类的滑移系统,导致室温弯曲矫直后的板材断后伸长率增加。
【总页数】4页(P110-113)
【作者】田静;邓嘉飞;常原颖;梁伟
【作者单位】太原理工大学材料科学与工程学院;太原理工大学分析测试中心【正文语种】中文
【中图分类】TG339;TG335.11
【相关文献】
1.温热弯曲成形过程中AZ31镁合金型材的微观织构演变
2.异步轧制AZ31镁合金的微观组织与室温成形性能
3.镁合金开发应用及产业化——镁合金板AZ31弯曲性能实验研究
4.不同道次弯曲限宽矫直对AZ31镁合金薄板微观组织和成形性能的影响
5.不同模具角度下反复弯曲-压平变形工艺对AZ31镁合金板材显微组织演变和变形行为的影响
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AZ31镁合金挤压成形微观组织演化的试验研究与数值模拟
AZ31镁合金挤压成形微观组织演化的试验研究与数值模拟一、概述镁合金作为轻质、高强度的材料，在航空航天、汽车制造和电子产品等多个领域具有广泛的应用前景。
镁合金在成形过程中存在固有的缺陷和较低的力学性能，限制了其应用范围。
随着挤压成形技术的不断发展，通过改变模具结构、坏料形状及润滑条件等参数，可以有效地改善镁合金的成形性能并扩大其应用领域。
为了更深入地了解镁合金挤压成形过程中的微观组织演化行为，本文采用实验研究方法与数值模拟相结合的方式，系统地对AZ31镁合金的挤压成形微观组织演化进行了研究。
通过对实验数据进行数值模拟，旨在揭示挤压温度、应变速率和变形速度等工艺参数对微观组织演化的影响规律，并建立相应的本构模型。
研究结果有助于优化镁合金挤压成形工艺，指导实际生产。
1. 镁合金的应用及重要性随着科技的进步和工业的发展，对金属材料的需求日益增长，特别是高性能轻质合金材料。
镁合金作为轻质、高强度、优良的导电和导热性能于一体的轻质合金，在航空、航天、汽车制造、电池工业及通讯等领域具有广泛的应用前景和战略意义。
镁合金的应用不仅可以降低对石油资源的依赖，减少环境污染，而且能够提高相关产品的性能和使用寿命，因此研究镁合金的应用及重要性显得尤为重要。
在众多的轻质合金中，镁合金以其低密度、高比强度和刚度、优异的减震性能以及良好的电磁屏蔽性能等优点，受到广泛关注。
特别是在航空航天领域，采用镁合金可以大幅减轻飞行器的重量，提高燃油经济性和运载能力。
在汽车制造业中，镁合金的应用则有助于提高汽车的工作效率、降低能耗以及环保减排。
镁合金在电子器件、电池和通讯器材等领域的应用也都展现出巨大的市场潜力和发展前景。
镁合金在加工过程中也存在一些挑战，如流动性差、难以热处理强化等，这些因素限制了镁合金在一些领域的广泛应用。
深入研究镁合金挤压成形过程中的微观组织演化规律，对于揭示其塑性变形机制和提高镁合金的综合性能具有重要意义。
镁合金作为一种具有广泛应用前景和重要价值的轻质合金材料，其研究不仅有助于推动相关领域的技术进步，还可为国家的战略发展提供有力支持。
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变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能
镁合金作为一种新型轻质金属结构材料,在汽车制造、通讯电子、航空航天
等工业领域具有广阔的应用前景。由于镁是密排六方（HCP）结构材料,其塑性变
形在室温下仅限于基面{0001}<11（?）0>滑移及锥面{10（?）2}<1011>
孪生,因此,镁合金的室温塑性加工能力较差。
目前大多数镁合金制品的加工局限于铸造,特别是压铸成型,然而,铸件的力
学性能不够理想且容易产生组织缺陷,极大地限制了镁合金的应用范围。变形镁
合金在铸造后往往通过热变形方式（如挤压、轧制等）细化晶粒、改善合金的组
织结构来提高合金的力学性能。
与铸造镁合金相比,变形镁合金的综合力学性能优异;但常规变形镁合金在
热变形后一般会产生强烈的{0002}基面织构,而该织构的存在是导致变形镁合金
低的室温塑性和高的各向异性的主要原因。良好的室温塑性是变形镁合金广泛应
用的前提之一,而如何通过织构控制及晶粒细化法有效地改善和提高镁合金的室
温塑性成为变形镁合金工业发展中的重要方向。
针对上述问题,本论文开展了如下研究工作:（1）铸态纯镁热轧变形过程中
{0002}基面织构的演变规律;（2）异步轧制AZ31镁合金板材的形变织构及退火
织构;（3）非对称热挤压AZ31镁合金板材的显微组织、织构特征及力学性能;
（4）晶粒尺寸及织构对AZ31镁合金室温压缩变形行为的影响。主要结论如下:
铸态纯镁在400℃热轧过程中发生了明显的动态再结晶,伴随晶粒细化和{0001}
基面织构的形成。
随着轧制道次的增加,晶粒逐渐细化,晶粒大小趋于均匀,孪晶数量减少;织
构由初始态的无规则取向逐渐转化为{0002}基面织构,且基面织构的强度随着热
轧变形量的增加而增加。经多道次热轧后（ε=78%）,纯镁板材内部形成均匀的
等轴晶组织和较强的{0002}基面织构。
热轧纯镁中动态再结晶的形核机制主要为基于孪生的动态再结晶形核机制。
由于动态再结晶过程中具有基面取向的晶粒不易产生滑移,位错密度低,畸变能
小,对动态再结晶不敏感,随着热轧变形量的不断增加,具有基面取向的晶粒数量
增多,最终在板材内部产生较强的{0002}基面织构。
热挤压态镁合金板材内部的主要织构组分为（10（?）7）[0772]
（90°,15°,0°）织构和（（?）26）[（?）02（?）]（60°,10°,30°）织构;
经异步冷轧后,板材内部的织构类型保持不变,但织构强度变化明显。慢辊速侧织
构强度较快辊速侧变化幅度大,随着异步冷轧形变量的增加,织构强度关于中心
层不对称的趋势增加。
不同变形量异步轧制AZ31镁合金板材经不同温度退火处理后,镁合金板材
的主要织构组分保持不变,强度发生变化,（10（?）7）[0（?）72]、（（?）26）[（?）
02（?）1]织构在退火过程中弱化明显。镁合金织构弱化与其在退火过程中发生
再结晶有直接关系,对于异步冷轧形变量16%的AZ31镁合金,其织构强度及显微
组织在300℃及以上保持稳定,表明再结晶充分完成的最低温度为300℃。
同步轧制与异步轧制工艺的结果比较表明异步冷轧退火态AZ31镁合金板材
的屈服强度和抗拉强度与同步冷轧退火态基本保持一致,但室温延伸率有显著提
高。铸态AZ31镁合金经400℃非对称热挤压,晶粒尺寸由原始态的75μm细化至
-4μm。
非对称热挤压制备的AZ31镁合金板材厚度方向上存在晶粒尺寸梯度,上表
层（有倒角侧）平均晶粒尺寸最小（2.50μm）;下表层最大（3.67μm）;中间层
晶粒尺寸介于两者之间（3.13μm）。铸态AZ31镁合金经400℃非对称热挤压,板
材内部形成织构。
上表层的织构为{0002}基面织构,但强度较弱,且发生ND向RD方向约15°
倾转。中层织构表现为漫散弱化的{0002}基面织构,TD方向的漫散程度大于RD
方向。
下表层织构为典型的{0002}基面织构。非对称挤压AZ31镁合金板材各层的
力学性能差异明显:上表层的屈服强度明显低于中层及下层,但延伸率有较大提
高;上表层的抗拉强度与下表层抗拉强度保持一致。
三点弯曲试验表明上层的力学性能优异。有限元模拟结果表明:非对称挤压
过程中,45°倒角的存在引入较大的切应变,改变金属材料的流变,从而形成了非
对称挤压板材特殊的织构特征。
点追踪的结果表明:非对称挤压过程中,倒角的存在使挤压板材内部出现应
变速率梯度;应变速率梯度是导致晶粒尺寸梯度的重要原因。热挤压AZ31镁合金
压缩及拉伸的Hall-Petch关系分别为:σ
0.2=22+390d-1/2;σ0.2=80+303d（-1/2）。
热挤压AZ31镁合金室温下发生塑性变形过程中,除了基面滑移开动,非基面
滑移及孪生发挥了重要作用。具有{0002}纤维织构的热挤压AZ31镁合金棒材在
平行于挤压方向承受压应力过程中,基面滑移及{10（?）2}孪生是主要变形方
式,{10（?）2}孪晶的发生使得晶粒取向发生显著变化。