初始取向及變形條件對(duì)AZ31鎂合金壓縮塑性行為影響的研究.pdf

1、本文選用具有典型擠壓織構(gòu)的AZ31擠壓棒材和具有很強(qiáng)基面織構(gòu)的商用AZ31熱軋板材，設(shè)計(jì)了七類不同初始取向的樣品，取其壓縮軸分別與擠壓方向(ED)平行和垂直，與板材的法向(ND)成0°、30°、45°、60°和90°。在不同的變形條件下(溫度、應(yīng)變速率)進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)單軸、平面應(yīng)變壓縮及動(dòng)態(tài)塑性壓縮(DPD)，利用電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)，定量表征變形前后樣品微觀組織及織構(gòu)演變的規(guī)律，結(jié)合晶體塑性模擬，詳細(xì)分析了初始取向及變形條件對(duì)A

2、Z31鎂合金屈服行為、加工硬化行為和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為的影響，系統(tǒng)研究鎂合金宏觀力學(xué)性能與微觀組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
　　 主要得到以下結(jié)論：
　　 ①利用改進(jìn)的Taylor模型(ACM)模擬計(jì)算AZ31鎂合金不同溫度下各滑移和孿生系統(tǒng)的CRSS值；利用改進(jìn)的EBSD取向重構(gòu)圖研究由位錯(cuò)滑移引起的晶粒內(nèi)部旋轉(zhuǎn)分裂行為。
　　 ②初始取向?qū)α髯儜?yīng)力行為的影響與溫度密切相關(guān)。低溫下，初始取向影響孿生和滑移的競(jìng)爭(zhēng)和協(xié)調(diào)，從而

3、引起力學(xué)性能的各向異性，隨著溫度升高(250℃以上)，孿生不易激活，初始取向影響減弱，流變應(yīng)力各向異性逐漸消失。通過計(jì)算得到0°、30°、45°、60°和90°樣品的熱變形激活能分別為：146.71KJ/mol、141.88 KJ/mol、127.56 KJ/mol、137.62 KJ/mol和151.37 KJ/mol，45°樣品的形變激活能最低，這是由于45°樣品的初始取向最有利于基面滑移。
　　 ③初始取向影響變形后樣品的

4、宏觀形貌。不同初始取向的圓柱樣品在不同溫度下變形，樣品宏觀形貌表現(xiàn)出明顯的差異，即壓縮面呈橢圓狀，有明顯的長(zhǎng)徑和短徑方向，長(zhǎng)徑比的排序?yàn)椋?°<30°<90°<45°<60°。
　　 ④初始取向?qū)η袨榧凹庸び不袨榫哂酗@著影響。初始取向不同，室溫下力學(xué)性能表現(xiàn)出強(qiáng)烈各向異性，加工硬化行為也呈現(xiàn)出不同特征。研究發(fā)現(xiàn)少量初始取向發(fā)生{10-12}拉伸孿生，即可造成明顯的屈服行為發(fā)生。加工硬化率曲線第二階段主要是由{10-12}孿

5、生引起的織構(gòu)強(qiáng)化貢獻(xiàn)，這個(gè)階段的應(yīng)變量長(zhǎng)度取決于發(fā)生的拉伸孿晶數(shù)量。
　　 ⑤Schmid定律可以解釋大部分{10-12}拉伸孿生變體選擇規(guī)律，即孿生Schmid因子最大的孿生變體優(yōu)先發(fā)生，從孿生應(yīng)變張量分析上看，能較好協(xié)調(diào)沿受力方向應(yīng)變的變體優(yōu)先發(fā)生。但Schmid定律無法解釋所有晶粒中的孿生行為，需要結(jié)合晶粒內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)綜合判斷。
　　 ⑥對(duì)0°和90°樣品，進(jìn)行室溫動(dòng)態(tài)塑性變形(DPD)，研究發(fā)現(xiàn)DPD促進(jìn)孿生發(fā)

6、生，對(duì)于0°樣品，DPD變形時(shí)，觀察到{10-11}，{10-12}以及{10-11}-{10-12}等孿晶發(fā)生，且{10-11}-{10-12}二次壓縮孿生比{10-12}拉伸孿生更嚴(yán)格符合Schmid因子規(guī)律；而在慢速下則無明顯的孿生行為。對(duì)于90°樣品，不管是慢速變形還是DPD變形，{10-12}拉伸孿生都是主要的孿生類型，而且拉伸孿生變體選擇機(jī)制對(duì)應(yīng)變速率不敏感，大都符合Schmid因子規(guī)律。但應(yīng)變速率對(duì)拉伸孿生形核和長(zhǎng)大之間的

7、競(jìng)爭(zhēng)有明顯影響。DPD下促進(jìn)孿晶形核，慢速下則有利于孿晶片層生長(zhǎng)。此外，在DPD條件下，個(gè)別晶粒內(nèi)部可同時(shí)觀察到多種孿晶類型共存，包括{10-11}，{10-12}以及{10-11}-{10-12}二次壓縮孿晶。
　　 ⑦初始取向通過影響變形機(jī)制，從而影響動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)程。350℃下90°樣品在變形初始階段由于柱面滑移大量啟動(dòng)，減弱了應(yīng)力集中程度，推遲了流變應(yīng)力峰值的出現(xiàn)，從而延緩了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的進(jìn)程。
　　 ⑧應(yīng)變速率

8、通過影響滑移和孿生的啟動(dòng)來影響動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制。O°樣品250℃下變形，在應(yīng)變速率0.001-0.01s-1內(nèi)，表現(xiàn)出連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、非連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的特征，在應(yīng)變速率為1s-1時(shí)，表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和孿生誘發(fā)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制的特征；當(dāng)應(yīng)變速率達(dá)到5s-1時(shí)，則表現(xiàn)出孿生誘發(fā)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制的特征。
　　 ⑨在變形過程中，由于滑移所引起的晶粒內(nèi)局部區(qū)域的旋轉(zhuǎn)分裂，導(dǎo)致晶內(nèi)變形帶的形成，這些變形帶具有嚴(yán)格的方向性，即與