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应变路径变化对AZ31镁合金力学性能、组织和织构演变的影响

作　者: 张冬洪
导　师: 李赛毅
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 镁合金应变路径变化力学性能组织演变织构各向异性
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

镁合金由于其优异的性能,在汽车、航空和电子行业具有广阔的应用空间。镁合金产品在实际塑性成形过程中涉及到应变路径变化,因此研究应变路径变化对镁合金的力学性能、组织和织构演变的影响显得十分必要。本研究以AZ31镁合金为对象,开展了等通道转角挤压(ECAE)-单向压缩、轧制-简单剪切和轧制-单向拉伸的三种两阶段形变试验,结合试验和取向稳定性结果探讨了应变路径变化对镁合金的力学性能、组织和织构演变的影响及其机理。沿ECAE两道次变形后AZ31棒材的TD(横截面方向)和ED方向(挤压方向)进行单向压缩的结果表明:沿TD方向压缩时构成正交应变路径,而沿ED方向压缩构成准反转应变路径,沿这二个路径压缩材料表现出明显的各向异性;正交路径导致在变形过程中较早出现孪生,导致更高的加工硬化率、最大流变应力和更大程度的动态再结晶;沿两个方向压缩形成基面织构,均没有向相对稳定取向发展。室温压缩时,沿TD和ED方向压缩的力学行为的差异与孪生机制相关。在不同轧制程度(10%, 20%)的AZ31板材上沿三个方向(0°、45°和90°)进行200℃简单剪切,并对不同变形程度下的组织和织构进行了测试,试验结果表明:不同应变路径下材料的力学性能均存在明显的差别,且随着预变形的增加而变化;不同预变形下的孪晶存在差异,孪晶在变形过程中的启动难易程度及其对动态再结晶的影响与应变路径相关,因而沿这三个方向剪切所致组织演变存在明显的差异;不同应变路径下剪切都形成了明显的剪切织构,预变形较小的情况下织构演变更快。对热轧到不同程度的板材沿其与轧制方向分别成0°、45°和90°进行200℃温度下的单向拉伸试验,结果表明:沿0°、45°和90°方向单向拉伸,准线性路径呈现出高的流变应力和屈服强度,且随着预变形的增加,这三个方向的流变应力均明显降低;不同应变路径的动态再结晶、孪晶和晶粒形貌存在差别且这种差别与预变形相关;在低的预变形下,三个方向均形成基面织构且织构演变规律有所差别,随着预变形的增加,沿三个方向拉伸形成的基面织构总体强度均明显降低,但仍有差别。本研究结果表明了应变路径变化对AZ31镁合金力学行为有影响,但不如体心立方或面心立方材料明显,这主要是与密排六方材料的变形行为与织构的相关性更大、孪生对变形的贡献更大以及动态再结晶更容易发生有关。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-24
  1.1 引言  11
  1.2 镁合金的性能及其应用  11-12
  1.3 镁合金的塑性成形  12-14
    1.3.1 镁合金的板材轧制  12-13
    1.3.2 镁合金的挤压  13-14
    1.3.3 镁合金的锻造  14
  1.4 镁合金的晶体学织构与各向异性  14-16
  1.5 塑性变形过程中的晶粒取向稳定性  16-18
    1.5.1 理论与模型  17-18
    1.5.2 取向稳定性的研究现状  18
  1.6 应变路径变化  18-21
    1.6.1 应变路径变化对力学性能的影响  19-20
    1.6.2 应变路径变化对组织和织构的影响  20-21
    1.6.3 密排六方材料应变路径变化的研究现状  21
  1.7 研究意义和内容  21-24
第二章实验材料准备和实验过程  24-30
  2.1 实验材料与预处理  24
  2.2 应变路径变化试验  24-27
    2.2.1 等通道转角挤压?单向压缩  24-25
    2.2.2 轧制-简单剪切  25-26
    2.2.3 轧制-单向拉伸  26-27
  2.3 微观组织的观察  27-28
  2.4 织构测定  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章等通道转角挤压－单向压缩  30-45
  3.1 等通道转角挤压后的组织和织构  30-31
  3.2 中温压缩  31-35
    3.2.1 力学行为  31-32
    3.2.2 组织演变  32-34
    3.2.3 织构演变  34-35
  3.3 室温压缩  35-38
    3.3.1 力学行为  35-36
    3.3.2 组织演变  36-38
  3.4 单向压缩取向稳定性分析  38-42
    3.4.1 模拟条件与计算  38-39
    3.4.2 相对稳定取向及分析  39-41
    3.4.3 取向稳定性与变形机制之间的关系  41-42
  3.5 应变路径变化的影响及其机理  42-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章轧制－简单剪切  45-59
  4.1 轧制  45-47
  4.2 简单剪切  47-55
    4.2.1 力学行为  47-48
    4.2.2 组织演变  48-51
    4.2.3 织构演变  51-55
  4.3 简单剪切的取向稳定性  55-56
  4.4 应变路径变化的影响及其机理  56-57
  4.5 本章小结  57-59
第五章轧制－单向拉伸  59-71
  5.1 轧制  59
  5.2 单向拉伸  59-66
    5.2.1 力学行为  59-60
    5.2.2 组织演变  60-63
    5.2.3 织构演变  63-66
  5.3 单向拉伸的取向稳定性  66-67
  5.4 应变路径变化的影响及其机理  67-69
  5.5 本章小结  69-71
结论  71-72
参考文献  72-79
攻读硕士学位期间取得的研究成果  79-80
致谢  80-81
附录  81

应变路径变化对AZ31镁合金力学性能、组织和织构演变的影响

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