初始取向对AZ31镁合金单向拉伸塑性变形行为的影响

摘要

本文采用商用热轧AZ31镁合金板材为研究对象，通过设计三种不同初始取向的样品，取样位置分别为沿法线方向(ND)，轧制方向(RD)和在ND-RD面上与ND成45°方向(45)，研究不同变形参数条件下的单向拉伸塑性变形行为，变形温度为室温-300℃，变形速率为5×10-4-10-2S-1。分析了初始取向、温度和变形速率对镁合金拉伸力学行为影响的规律。采用光学显微技术(OM)和高分辨电子背散射衍射技术(EBSD)观察了拉伸塑性变形后的微观组织，分析了镁合金拉伸变形后的组织演变规律。探讨了镁合金初始取向与变形机制的关系、初始取向与动态再结晶行为之间的关系，阐明了镁合金在单向拉伸过程中力学行为与微观组织的关系。
　　 主要研究结论如下：(1)初始取向显著影响镁合金力学行为。ND与45样品在室温至300℃范围内变形均具有低屈服点，后续变形呈显著加工硬化，45样品硬化率低于ND样品。250℃以下温度变形时，RD样品的屈服强度σ0.2是ND和45样品屈服强度σs的3倍左右。(2)镁合金在室温至250℃下变形时呈显著各向异性，随温升高各向异性降低，至300℃变形时流变曲线趋于一致。(3)初始取向影响镁合金塑性变形机制。沿ND方向拉伸利于拉伸孪生的发生，沿RD方向拉伸不利于拉伸孪生和基面滑移，以柱面滑移为主；45样品则以基面滑移和拉伸孪生为主。拉伸孪生造成低的屈服点及高的加工硬化率，45样品中基面滑移使其流变应力峰值较ND和RD样品的低。(4)三类样品均在250℃下开始观察到动态再结晶形核，ND样品的形核率显著高于RD和45样品，三类样品的动态再结晶形核均以沿晶界形核为主。(5)300℃变形后，ND样品再结晶程度最高、再结晶晶粒尺寸最小，45和RD样品动态再结晶程度较低，这与ND样品在变形初始阶段大量拉伸孪生的发生有关。ND样品动态再结晶晶粒取向分布随机，45与RD样品中动态再结晶晶粒取向与基体相近，这与三类样品中不同的变形机制有关。