高应变速率下AZ31镁合金的力学性能和微观组织演变

摘要

本文选用具有典型基面织构的商用AZ31热轧板，设计了七类不同初始取向的圆柱样品，取其压缩轴（LD）与板材的法向（ND）分别成0°，15°，30°，45°，60°，75°和90°，在不同的应变速率（10-3和103量级）下进行单轴压缩实验，利用金相和电子背散射衍射（EBSD）技术定量表征指定变形量的样品组织。本研究中的高应变速率变形是通过霍普金森压杆技术实现的。
　　通过分析高应变速率变形的应力应变曲线，讨论了AZ31镁合金在高应变速率下变形的各向异性和加工硬化现象；并通过与低应变速率下的变形进行比较，讨论了应变速率敏感性。得出了以下主要结论：1、不同取向AZ31镁合金在高应变速率变形下的力学性能表现出强烈的各向异性；2、在孪晶为主导变形机制的45°、60°、75°和90°取向中，加工硬化第二阶段与孪晶同步进行，在指定变形量下的完成率几乎相同；3、0°取向在高应变速率下具有更高的屈服强度，30°-90°取向在高应变速率下屈服强度几乎不变。
　　采用金相和 EBSD技术对 AZ31镁合金高应变速率下的变形组织进行表征，讨论了样品孪晶行为、剪切带等微观组织演变，并通过与低应变速率下的孪晶形貌进行比较，讨论了孪晶形核与长大的竞争。得出了以下主要结论：1、0°和15°取向AZ31镁合金，在高应变速率变形中形成了明显的剪切带；2、对45°、60°、75°和90°这四种由孪生主导塑形变形的取向，在高应变速率时，{10-12}拉伸孪晶变体的选择规律基本上符合Schmid法则，但与低应变速率相比，高应变速率时更有利于孪晶形核；3、0°取向剪切带组织中有少量孪晶和大量滑移发生，其中的基面滑移具有最大的SF，与基面滑移之间的协调作用可能为孪生发生提供驱动力。

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1 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 镁合金准静态条件下的变形机制

1.2.1 镁及镁合金的晶体结构

1.2.2 镁合金中的滑移

1.2.3 镁合金中的孪生

1.3 镁合金的动态塑性变形

1.3.1 动态塑性变形实验技术

1.3.2 动态塑性变形的变形特点

1.3.3 动态塑性变形中的剪切带

1.4 论文主要的研究内容

2 实验方法及方案

2.1 原始材料

2.2 实验方案

2.3 实验方法及参数

2.3.1 高速压缩实验——霍普金森压杆

2.3.2 准静态压缩实验

2.3.3 金相实验

2.3.4 织构测试实验

3 高应变速率下AZ31镁合金的力学性能

3.1 高应变速率下AZ31镁合金的各向异性

3.2 高应变速率下AZ31镁合金的加工硬化现象

3.3 AZ31镁合金在高应变速率和低应变速率下的力学性能差异

3.4 本章小结

4 高应变速率下AZ31镁合金的微观组织演变

4.1 AZ31镁合金在高应变速率变形中的组织演变

4.2 高应变速率下AZ31镁合金的孪晶行为

4.2.1 孪晶变体的选择

4.2.2 高应变速率下AZ31镁合金与准静态条件下的比较

4.3 AZ31镁合金高速变形过程形成的剪切带

4.4 本章小结

5 结 论

致谢

参考文献

附录

A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文