不同变形方式对AZ31镁合金微结构特征及力学性能的影响

摘要

由于镁合金应用的广泛性，其在不同的使用环境下需承受不同类型的载荷，主要分为静态载荷、动态载荷和循环载荷。本文主要对镁合金动态塑性变形（DPD）、疲劳变形和静态压缩变形后的微观组织，力学性能和断口形貌进行观察研究，寻找不同的变形方式对于材料的影响规律。本研究主要内容包括：
　　①DPD变形会在AZ31镁合金内部引入片层状{10-12}孪晶，随着变形量增大，孪晶界数量先增多后减少，孪晶长大合并，变形量5％时达到孪生饱和。DPD预变形后沿0°方向拉伸后，由于退孪生导致屈服强度大幅度降低，并且随着变形量增大，由于织构强化导致屈服强度有一定提高，但抗拉强度和延伸率变化不大。沿90°方向拉伸后，随着变形量增大，由于孪晶界阻碍位错运动导致屈服强度和抗拉强度有一定程度的增加，对于变形量5%的样品，由于形成了大量间距较小的孪生片层组织，因此强度和塑性都得到提高。DPD变形后的0°拉伸样品的断口上有多而深的韧窝，塑性较好，随着变形量增大，韧窝减少，出现解理台阶，塑性减小。90°拉伸样品的断口上主要呈现解理台阶，塑性较差，随着变形量增大，解理台阶变宽，变形量为5%时，断口上有较多韧窝，具有较高塑性，变形量继续增大，韧窝减少，塑性降低。
　　②静态压缩变形在 AZ31镁合金内部引入大量{10-12}孪晶及少量{10-11}孪晶，随着变形量增大，{10-12}孪晶界数量减少，孪晶长大合并直至饱和，并出现了极少量的{10-11}-{10-12}二次孪晶。压缩变形的应力—应变曲线呈凹型，随着应变增大，加工硬化率先降低，再增大，最后又降低，这是由于不同的变形机制造成的。静态压缩后主要沿与轴线45°方向发生剪切断裂，断口有大量解理台阶和河流花样及少量的二次裂纹，高倍下还可以观察到具有方向性的平坦的小刻面,因此断裂类型为脆性断裂。
　　③高周疲劳变形后，不同取向的样品由于发生了不完全的退孪生，因此{10-12}拉伸孪晶不会完全消失，会产生残余的孪晶界。并且疲劳循环次数增多会抑制退孪生，导致残余孪晶数量增多。残余孪晶增多会阻碍位错运动，导致循环硬化，因此循环次数多的样品强度高而塑性低。而由于疲劳变形后材料回复造成的疲劳软化，导致疲劳变形后材料强度降低，塑性增加。TD方向的样品疲劳源区较粗糙，有撕裂棱，高倍下看到是由孪晶形成的板条结构组成。RD方向的样品的疲劳裂纹扩展区域较小，高倍下显示较多的韧窝。典型的高周疲劳断口形貌包括裂纹形核区、裂纹扩展区和快速断裂区三个部分，快速断裂区表面有韧窝，而裂纹形核区表面有二次裂纹，且裂纹在孪晶片层处形核。

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1 引 言

1.1 课题研究背景和意义

1.2 镁合金的研究现状与发展趋势

1.3 镁合金的塑性变形

1.4 断口形貌种类及其特征

1.5 动态塑性变形

1.6 疲劳变形

1.7 论文研究的主要工作

2 试验材料和试验方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

2.3 分析测试技术

3 动态塑形变形对AZ31镁合金微观组织、力学性能及断口形貌的影响

3.1 不同变形量动态塑性变形对于组织结构的影响

3.2 不同变形量动态塑性变形对于AZ31镁合金力学性能的影响

3.3 不同变形量动态塑性变形后AZ31镁合金拉伸断口形貌

3.4 本章小结

4 静态压缩变形过程中AZ31镁合金微观组织、力学行为及断口形貌研究

4.1 静态压缩变形过程中AZ31镁合金微观组织织构的演变规律

4.2 AZ31镁合金静态压缩过程加工硬化行为分析

4.3 AZ31镁合金静态压缩断口形貌分析

4.4 本章小结

5 高周疲劳变形对AZ31镁合金微观组织、力学性能及断口形貌的影响

5.1 不同取样方向对AZ31镁合金高周疲劳特征及力学性能的影响

5.2 不同循环次数对AZ31镁合金高周疲劳特征及力学性能的影响

5.3 本章小结

6 结 论

致谢

参考文献

附录

作者在攻读硕士学位期间发表的论文