轧制AZ31镁合金剪切带形成机理的研究

摘要

对AZ31镁合金分别进行了室温冷轧、400℃热轧和400℃累积叠轧的实验。冷轧单道次压下量为5％，当压下量达到25％时，材料表面出现明显裂纹，无法继续轧制。400℃热轧单道次压下量为10％，最终轧至80％压下量时无法继续轧制。400℃累积叠轧实验共进行两道次，单道次压下量为50％。随后采用金相显微镜、SEM以及EBSD等手段对各道次实验样品进行表征。主要结果如下:
　　AZ31镁合金在冷轧过程中，随着形变量增加，试样内部都出现了孪晶和剪切带，剪切带处出现大量孪晶。剪切带形成后成沿着其长度方向扩展，扩展过程中可穿过晶界并贯穿若干晶粒;剪切带内部可观察到剪切带裂纹;材料的塑性变形集中在剪切带内部。
　　AZ31镁合金在400℃热轧过程中，随着形变量增加，试样内部都出现了孪晶和剪切带，剪切带处多出现孪晶，剪切带可穿过晶界扩展;EBSD结果显示，剪切带内部包含大量孪晶，且孪晶类型以二次孪晶<11-20>56°和压缩孪晶<11-20>38°为主。
　　冷轧和热轧实验表明，剪切带的出现与二次孪生和压缩孪生的行为密切相关，二次孪生和压缩孪生发生后的取向有利于滑移系在孪晶体内开动，最终导致剪切带的形成。剪切带裂纹的形成原因是由于大量位错塞积导致应力集中，在领先位错处形成微孔洞从而引起材料开裂。
　　AZ31镁合金经400℃累积叠轧后发生明显的动态再结晶，晶粒尺寸呈不均匀分布。与基体形变晶粒相比，动态再结晶晶粒在取向上有一定程度的偏转。试样内部存在大量的剪切带和孪晶，剪切带和孪晶内部可观察到密集、细小的动态再结晶晶粒。
　　累积叠轧实验的结果表明，叠轧过程中，动态再结晶的方式由旋转动态再结晶(RRX)、连续动态再结晶(CDRX)机制和不连续动态再结晶(DDRX)机制共同控制。在该样品中剪切带裂纹被抑制可归因于动态再结晶的发生减少了变形导致的应变集中。
　　提出了一种剪切带形成机制，剪切带形成后可穿过晶界并贯穿若干晶粒。该机制可解释冷、热轧以及叠轧样品中的剪切带形成过程。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 镁合金塑性变形机制

1．1．1 滑移

1．1．2 孪生

1．1．3 晶界滑动

1．2 镁合金塑性变形机理研究进展

1．2．1 单晶镁合金的塑性变形机理

1．2．2 镁合金单轴拉伸及单轴压缩变形机理

1．2．3 镁合金轧制和挤压变形机制及织构形成

1．2．4 累积叠轧技术

1．3 本课题研究目的及意义

第2章 实验材料与方法

2．1 AZ31镁合金室温冷轧实验

2．2 AZ31镁合金400℃热轧实验

2．3 AZ31镁合金400℃累积叠轧实验

2．4 样品表征手段

2．4．1 不同轧制方式AZ31镁合金试样低倍组织形貌观察

2．4．3 不同轧制方式AZ31镁合金试样高倍组织形貌观察

2．4．4 不同轧制方式AZ31镁合金试样EBSD测试

第3章 实验结果

3．1 冷轧AZ31镁合金的组织及剪切带演变规律

3．1．1 低倍组织形貌观察

3．1．2 高倍组织形貌观察

3．1．3 EBSD分析

3．1．4 冷轧实验结果小结

3．2 热轧AZ31镁合金的组织及剪切带演变规律

3．2．1 低倍组织形貌观察

3．2．2 高倍组织形貌观察

3．2．3 EBSD分析

3．2．4 AZ31镁合金热轧实验结果小结

3．3 AZ31镁合金累积叠轧组织及剪切带演变规律

3．3．1 AZ31镁合金的累积叠轧低倍组织形貌观察

3．3．2 高倍组织形貌观察

3．3．3 AZ31镁合金的累积叠轧结果EBSD分析

3．3．4 AZ31镁合金累积叠轧实验小结

3．4 冷轧、400℃热轧和400℃累积叠轧实验的比较

第4章 实验结果分析与讨论

4．1 孪生取向分析

4．2 剪切带形成机制模型

4．3 剪切带裂纹形成原因

4．4 累积叠轧组织及取向演变过程分析

第5章 结论

参考文献

致谢