AZ31鎂合金塑性變形行為的模擬與參數(shù)分析.pdf

1、鎂合金的密度較小，在地球儲(chǔ)量很大，所以鎂合金是迄今為止最有前景的工程材料。但是，鎂合金在室溫下的塑性變形能力較低，這是由于鎂合金的晶體結(jié)構(gòu)是密排六方結(jié)構(gòu)，在室溫下鎂合金能夠啟動(dòng)的滑移系十分有限。為了提高鎂合金的塑形有不少學(xué)者對(duì)鎂合金進(jìn)行了研究。本文目的在于結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和 VPSC模型對(duì)鎂合金的塑性變形行為進(jìn)行模擬分析。
　　本文研究了 AZ31軋制板材在沿不同方向壓縮和拉伸時(shí)候所表現(xiàn)的機(jī)械性能和微觀組織變化，以及通過不同的變形方式

2、獲得不同的變形機(jī)制，再分析不同的參數(shù)對(duì)于塑性變形的影響。實(shí)驗(yàn)沿試樣不同方向壓縮不同的應(yīng)變量：沿 ND方向壓縮，沿TD方向壓縮和以及沿與RD和ND方向成45度角壓縮和沿RD拉伸。再通過金相顯微鏡(OM)，X射線衍射儀，電子背散射衍射儀（EBSD）以及VPSC模型分析數(shù)據(jù)。
　　研究表明：①{10-12}拉伸孿晶出現(xiàn)在塑形變形的開始階段，這類孿晶消耗母體晶粒并且改變母體晶粒的取向。②當(dāng)應(yīng)變量為0.05-0.06的時(shí)候，{10-11}壓

3、縮孿晶開始成為塑性變形的變形機(jī)制。隨著塑性變形量的增加，{10-11}壓縮孿晶的體積分?jǐn)?shù)也增加直至斷裂。③在壓縮過程中，當(dāng)總應(yīng)變大于0.15時(shí)，壓縮孿晶成為變形過程中的一種重要變形機(jī)制。盡管在{10-11}壓縮孿晶會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。但在斷裂之前，壓縮孿晶會(huì)協(xié)調(diào)所產(chǎn)生的塑性變形。④在大塑性變形過程中，利用VPSC模型能夠準(zhǔn)確模擬出流變應(yīng)力、孿晶相對(duì)運(yùn)動(dòng)、孿晶體積分?jǐn)?shù)以及宏觀的織構(gòu)演化。⑤在模擬過程中，孿晶不會(huì)產(chǎn)生額外的硬化效果，滑移所產(chǎn)生的

4、硬化效果不需要通過提高孿晶的潛在硬化參數(shù)獲得。在其他論文中，滑移需要從拉伸孿晶中獲得更高的硬化參數(shù)來調(diào)整應(yīng)力應(yīng)變曲線。⑥當(dāng)應(yīng)變較高時(shí)，雖然在沿ND和TD方向壓縮所產(chǎn)生的壓縮孿晶的體積分?jǐn)?shù)很接近，但是在沿 ND方向壓縮時(shí)的流變應(yīng)力(通過實(shí)驗(yàn)和模擬所獲得)曲線比沿 TD方向壓縮所得到的流變應(yīng)力曲線更低。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還通過不同的變形途徑：沿ND方向壓縮（TTC）、面內(nèi)壓縮（IPC）、沿與RD和ND方向成45度角壓縮和沿RD拉伸。分析不同的材料參

5、數(shù)對(duì)于模擬鎂合金塑性變形的影響。分析表明：①為了得到精確的應(yīng)力門檻值τs需要結(jié)合至少四個(gè)變形途徑，每個(gè)變形途徑包含著一個(gè)變形機(jī)制。實(shí)驗(yàn)必須包含拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)。②模擬所得到的流變應(yīng)力主要取決于所激發(fā)的機(jī)制中最高應(yīng)力門檻值τs；然而隨著基面滑移系的應(yīng)力門檻值發(fā)生變化，也會(huì)使得流變應(yīng)力的值發(fā)生小的波動(dòng)。③在拉伸的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)變的非對(duì)稱性（r值）比在壓縮試驗(yàn)中更依賴于參數(shù)。所以，在拉伸實(shí)驗(yàn)對(duì)于 r值的測(cè)量可以用來獲得相關(guān)的應(yīng)力值。④模擬得到的{1