含有拉伸孪晶镁合金的静态再结晶行为研究

摘要

孪生作为镁合金重要的塑性变形机制之一，它起着协调 c轴应变、改变晶粒取向和释放应力集中的作用。压缩孪晶一般在变形后期形成，易形成变形不均匀区，能成为静态再结晶的有效形核点，而拉伸孪晶一般在变形前期形成，因其变形均匀，不易积累储存能，不易成为静态再结晶的形核点。本文主要研究 AZ31镁合金拉伸孪晶的静态再结晶行为，选取的试验材料为热轧态和挤压态的 AZ31镁合金，对其进行了室温压缩变形试验，使用X射线衍射（XRD）技术和电子背散射衍射（EBSD）技术对试样在退火前后的微观组织及织构演变进行了详细的表征和分析，系统研究了AZ31镁合金退火过程中拉伸孪晶的静态再结晶对织构演变的影响。本文的主要研究结果如下：
　　①对于ND未变形TD压缩变形2.8％后的板材试样，变形后晶粒内产生大量的拉伸孪晶，在退火350℃/2h后孪晶完全消失，但晶粒明显粗大。这是因为在这种情况下，试样发生应变诱导界面迁移机制的静态再结晶，这种机制是在界面两侧存储能差异的驱动下，原始晶界向变形区域移动，导致晶粒粗大。
　　②对于ND压缩变形5.5%TD压缩变形2.8%的板材试样，ND预变形不会影响沿TD方向压缩的主导变形方式，并且几乎不会减小沿TD方向的塑性。沿ND预变形启动了滑移，积累了大量的储存能。在退火250℃/1h后，储存能作为再结晶形核的驱动力，增加了{10-1__2}拉伸孪晶界面的热迁移性，再结晶后的晶粒的取向有{10-1__2}拉伸孪晶的取向，并且为完全再结晶组织，晶粒明显比原始 AZ31板材细小。
　　③对于沿TD压缩不同变形量的板材，随着变形量从2%增加到5%，试样里的孪晶体积分数由20.8%增加到57.6%，孪晶的平均尺寸由2.60μm增加到4.23μm。退火450℃/4h过程中，试样发生热激活界面迁移，当孪晶尺寸比基体小，在退火过程中孪晶易被基体吞并；当孪晶尺寸比基体大，基体易被孪晶吞并。
　　④对于沿ED方向压缩不同变形量的挤压棒，随着变形量的增加，孪晶的体积分数和平均尺寸增加，孪晶对基体的分割作用增强。{10-1__2}拉伸孪晶的热激活界面迁移具有强烈的尺寸效应，当孪晶尺寸比基体小时，在退火450℃/4h过程中孪晶易被基体吞并，孪晶取向被基体代替；当孪晶尺寸比基体大时，基体易被孪晶吞并，基体取向被孪晶代替。

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1 引言

1.1 课题背景及意义

1.2 镁及镁合金的特点

1.3 镁合金塑性变形机制

1.4 镁合金的再结晶行为

1.5 镁合金织构

1.6 论文研究工作

2 试验材料与试验方法

2.1 试验材料

2.2 金相试验

2.3 压缩试验

2.4 X射线衍射试验

2.5 SEM试验

2.6 本章小结

3 AZ31镁合金拉伸孪晶的静态再结晶行为控制

3.1 前言

3.2 试样制备与试验方法

3.3 试验结果

3.4 分析与讨论

3.5 本章小结

4 AZ31挤压棒拉伸孪晶尺寸对其热激活界面迁移的影响

4.1 前言

4.2 试样制备与试验方法

4.3 试验结果

4.4 分析与讨论

4.5 本章小结

5 形变量对AZ31热轧板拉伸孪晶体积分数以及退火过程中

5.1 试样制备与试验方法

5.2 试验结果

5.3 分析与讨论

5.4 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