室溫下形變孿晶和織構(gòu)對純鎂力學(xué)行為影響的數(shù)值研究.pdf

1、鎂合金是一種輕質(zhì)的金屬材料，能夠替代其他結(jié)構(gòu)材料減輕結(jié)構(gòu)重量，在交通運輸領(lǐng)域尤其是汽車領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用潛力。清楚了解鎂合金變形機制將對鎂合金的應(yīng)用具有重要意義。鎂合金的變形機制復(fù)雜，形變孿晶對其變形行為有著重要的影響，同時鎂合金經(jīng)過加工后呈現(xiàn)一定織構(gòu)特征，織構(gòu)對其力學(xué)行為有顯著的影響，通過織構(gòu)調(diào)整來提高鎂合金力學(xué)性能已經(jīng)成為目前鎂合金研究領(lǐng)域的一個熱點。
　　本文基于晶體塑性理論，建立了一個以滑移、孿晶作為塑性變形方式，同時考慮

2、孿晶內(nèi)滑移的純鎂單晶彈-粘塑性本構(gòu)模型，并在有限元軟件ABAQUS的用戶子程序UMAT中數(shù)值實現(xiàn)上述模型。利用該模型對單晶鎂不同取向的室溫平面壓縮試驗進行了模擬，分析了不同取向下變形機制的演化規(guī)律，結(jié)果表明:變形機制與取向密切相關(guān)，表現(xiàn)出強烈的各向異性特征;拉伸孿晶在特定取向下能夠提供晶粒在c方向的伸長的變形，并引起取向的改變，在達到飽和孿晶體積分數(shù)之后，孿晶內(nèi)會出現(xiàn)晶內(nèi)滑移;建立了表征單晶塑性變形能力的塑性“損傷”因子，能在一定程度上

3、預(yù)測鎂塑性變形能力。
　　利用上述的單晶模型，采用Taylor形式的均勻化假設(shè)，建立多晶純鎂有限元模型，模擬了具有隨機織構(gòu)特征的純鎂在單向拉伸、單向壓縮以及等徑角擠壓下織構(gòu)的演化規(guī)律。結(jié)果表明變形方式對于純鎂的織構(gòu)演化有重要的影響，經(jīng)過不同的變形方式會生成不同的織構(gòu)特征。同時對具有傳統(tǒng)擠壓織構(gòu)、軋制織構(gòu)、等徑角擠壓織構(gòu)以及隨機織構(gòu)特征的多晶純鎂在常見變形方式下的力學(xué)行為進行了數(shù)值模擬，進一步研究織構(gòu)對其力學(xué)性能的影響。模擬結(jié)果顯示

4、，多晶純鎂的力學(xué)行為與織構(gòu)以及加載方式密切相關(guān):傳統(tǒng)擠壓、軋制織構(gòu)以及等徑角擠壓織構(gòu)的純鎂均表現(xiàn)出明顯的各向異性特征;鎂在特定織構(gòu)下進行特定方向的變形時，會出現(xiàn)孿晶變形，孿晶變形會引起應(yīng)力應(yīng)變曲線的三段硬化特征，并且導(dǎo)致織構(gòu)的快速轉(zhuǎn)變;等徑角擠壓織構(gòu)的純鎂在沿擠壓方向進行單向拉伸時表現(xiàn)出較好的塑性變形能力，原因在于其特殊的織構(gòu)特征，變形時最容易開動的基面滑移處于有利取向;利用前文建立的塑性損傷因子，對各種情況下的塑性變形能力進行了考量，