孪生对AZ31B镁合金板材V型弯曲中性层偏移的影响

摘要

近年来镁合金获得国防军事、航空航天、汽车、电子等领域的广泛青睐，被誉为“21世纪的绿色金属结构材料”。由于其具有独特的密排六方结构，室温下能够提供的独立滑移系有限，孪生对变形起着尤为重要的作用。孪生的出现导致镁合金弯曲变形过程的中性层偏移与一般金属材料相异。本文从显微组织出发，研究了AZ31B镁合金弯曲过程的中性层偏移状况和机理；变形参数（温度、弯曲圆角半径、应变速率）对回弹以及中性层偏移的影响；研究了孪生-去孪生对 AZ31镁合金组织和机械性能的影响，分析了去孪生对镁合金板材弯曲中性层偏移的影响规律。通过金相显微镜（OM）、电子背散射衍射计算（EBSD）、扫描电子显微镜（SEM）等分析与表征技术，系统考察了镁合金板材在弯曲过程中的组织演变。得到以下结论：
　　（1）AZ31B镁合金在150℃下进行V型弯曲，中性层偏移系数K值大于0.5，应变中性层偏移至外层拉伸区域。中性层内外两层呈现明显的组织差异，外层为均匀分布的等轴晶粒，滑移主导变形；内层为{10(1)2}拉伸孪晶，孪生主导变形，内外层变形机制的不对称性导致弯曲过程的中性层外偏。同时弯曲中间区域出现{10(1)2}孪晶带，呈45°方向从内侧向外侧生长。
　　（2）AZ31B镁合金在50，100，150，200，250，300℃下弯曲半径9.3mm进行90°V型弯曲，回弹与中性层偏移系数随温度的升高逐渐减小。随温度升高，动态回复与动态再结晶以及非基面滑移开动，应力集中得到释放，抑制孪生变形的开动，内层{10(1)2}拉伸孪晶体积分数减小，弯曲内外层拉压不对称性减弱，中性层偏移系数K值减小。
　　（3）AZ31B镁合金在100℃下进行弯曲圆角半径7.5，8.1，8.7，9.3mm的90°V型弯曲，回弹随着弯曲半径的减小而减小，中性层偏移系数随之增大。较小的弯曲半径弯曲时，局部弯曲应变较大，加剧了应力集中，促进了孪生行为，{10-12}拉伸孪晶体积分数增大，拉压不对称性增强，中性层偏移系数 K值增大，偏移量增大。
　　（4）AZ31B镁合金板材在150℃下沿轧制方向应变速率10-2s-1，10-3s-1，10-4s-1下进行单轴拉伸和压缩，随应变速率降低，镁合金屈服强度逐渐降低，压缩屈服强度与拉伸屈服强度比值CYS/TYS逐渐增大，拉压不对称性减弱。进行90°V型弯曲，中性层偏移系数K值随之减小。
　　（5）AZ31B镁合金棒材室温沿挤压方向下预压缩1％，3%，5%随后反向拉伸，同时预拉伸1%，3%，5%随后反向压缩。随预压缩程度的增大，镁合金组织内部{10(1)2}拉伸孪晶体积分数逐渐增大，反向拉伸去孪生发生，屈服强度逐渐降低，延伸率逐渐增大；随预拉伸程度的增大，反向压缩屈服强度逐渐增大，压缩过程中{10-12}孪生受到抑制，孪晶体积分数随预拉伸程度的增大而减小。
　　（6）AZ31B镁合金沿挤压方向预压缩3%随后应变速率10-1s-1，10-2s-1，10-3s-1，10-4s-1下150℃反向拉伸，研究了不同应变速率下去孪生对镁合金变形行为的影响。随着应变速率的降低，原始材料强度逐渐降低，延伸率逐渐增大。预压缩后材料反向拉伸，最大延伸率在10-2s-1下获得，随后随着应变速率的降低，延伸率逐渐降低。与原始板材相比150℃下预压缩反向拉伸，动态再结晶受到抑制，再结晶晶粒体积分数降低。
　　（7）AZ31B镁合金板材室温下沿轧制方向预压缩1%，3%，5%，沿轧制方向预拉伸3%，5%随后进行150℃下90°V型弯曲，预变形后回弹均增大而中性层偏移系数减小。预压缩后弯曲，外层发生去孪生，内层孪生变形受到初始孪晶抑制，拉压不对称性减弱；预拉伸后弯曲，内层孪生受到抑制，外层滑移主导变形，拉压不对称性减弱。内外层减弱的拉压不对称性导致中性层偏移量减小。

目录

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英文摘要

目录

1 绪 论

1.1引言

1.2 镁合金塑性变形理论

1.3 镁合金孪生机理研究

1.4 变形镁合金的拉压不对称性

1.5 镁合金板材弯曲过程的中性层和回弹演变

1.6 本论文研究的目的意义和主要内容

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.2 微观组织表征

2.3 实验测试方法

3 变形参数对AZ31B镁合金板材中性层偏移和回弹的影响

3.1 引言

3.2 孪生对AZ31B镁合金中性层偏移的影响机制

3.3 温度对AZ31B镁合金板材中性层偏移以及回弹的影响

3.4弯曲半径对镁合金板材中性层偏移和回弹影响

3.5 应变速率对镁合金板材拉压不对称性以及弯曲中性层偏移的影响

3.6 本章小结

4 去孪生对AZ31B镁合金组织、性能以及弯曲中性层偏移的影响

4.1引言

4.2 预压缩变形对AZ31B镁合金反向拉伸组织和性能的影响

4.3 拉压不同道次循环变形

4.4应变速率对AZ31B镁合金孪生-去孪生以及材料性能的影响

4.5预变形对镁合金板材弯曲过程组织、回弹以及中性层偏移的影响

4.6 本章小结

5 结 论

致谢

参考文献

附录

A 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录/主持项目 ：