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AZ31镁合金塑性变形机制及再结晶行为的研究

作　者: 黄洪涛
导　师: Godfrey Andrew
学　校: 清华大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: AZ31镁合金孪生滑移再结晶显微硬度点法
分类号: TG146.22
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

镁合金具有比强度高、导热性能好及容易回收等优点具有广泛的应用前景。但是室温下由于其独立的滑移系少，塑性成型能力差，极大地阻碍了镁合金的普遍应用，因此需要深入研究低温下镁合金的孪生变形行为，探索激活非基面滑移的途径，这对工业生产中镁合金成型能力的提高具有重要的指导意义。本文利用电子背散射衍射技术(EBSD)结合显微硬度点法，深入研究了应变状态、应变路径对AZ31镁合金孪生行为的影响，探讨了AZ31镁合金变形机制由孪生向滑移转变的变形条件，并在此基础上深入研究了样品取向对AZ31镁合金静态再结晶行为的影响。取得的主要结论如下：(1)利用显微硬度点法测量了试样表面应变分布；深入研究了不均匀变形对孪生分数及显微组织的影响，结果表明，随着宏观应变增加不均匀变形对孪生分数的影响逐渐减小。统计分析了不同应变状态区域变体的斯密特因子(SF)及应变张量，发现{101|-2}拉伸孪生变体激活均满足斯密特定律，提出了考虑局部区域应变状态的SF计算模型。宏观上来说孪生变体与局部区域变形是相协调的。(2)设计了两种压缩路径，跟踪研究了两向压缩路径以及三向压缩路径下的变形行为，发现沿板材横向(TD)压缩中以{101|-2}拉伸孪生为主，中间道次压缩中以基面滑移为主，沿板材法向(ND)压缩中以退孪生为主，且完全退孪生所需应变比原始孪生所需应变要小，而滑移和孪晶的交互作用加速退孪生行为。(3)切取与板材法向成不同角度的样品进行压缩实验，结果表明，在150℃和200℃之间发生了拉伸孪生主导向柱面滑移主导变形转变行为，且80°样品是最敏感取向，文中利用迹线分析法和晶粒内取向差轴分析法确定滑移为柱面<a>，也对此协调转变行为进行了模拟计算；基于应力应变曲线以及平均SF计算，计算得到多晶AZ31镁合金材料拉伸孪生和柱面<a>滑移临界分切应力比值。(4)基于上述变形机制的探讨，采用沿板材ND(N样品)及TD(T样品)切取的两种试样进行形变退火试验。结果表明，由于微观变形机理的差异，与N样品相比，相同压缩应变下T样品形变储存能要小，因而相同退火参数下静态再结晶开始及结束都被推迟。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-27
  1.1 选题背景与意义  9-11
  1.2 镁合金塑性变形机制  11-14
    1.2.1 镁合金中的滑移  11-12
    1.2.2 镁合金中的孪生  12-14
  1.3 塑性变形机制研究进展  14-25
    1.3.1 拉伸孪生研究现状  14-18
    1.3.2 退孪生行为研究现状  18-20
    1.3.3 非基面滑移研究现状  20-23
    1.3.4 再结晶行为研究现状  23-25
  1.4 本论文研究内容及目的  25-27
第2章试验材料与试验方法  27-35
  2.1 试验材料  27-28
  2.2 EBSD 技术及原理  28-29
  2.3 EBSD 技术确定镁合金滑移系  29-31
    2.3.1 迹线分析法  29-30
    2.3.2 晶粒内取向差轴分析法  30-31
  2.4 镁合金晶体学计算  31-34
    2.4.1 密排六方结构取向运算  31-34
    2.4.2 孪生应变张量计算  34
  2.5 本章小结  34-35
第3章应变状态对 AZ31 镁合金孪生行为的影响研究  35-61
  3.1 局部区域应变测量  35-44
    3.1.1 显微硬度点法原理  35-38
    3.1.2 显微硬度点法误差分析  38-40
    3.1.3 显微硬度点法可靠性验证  40-44
  3.2 应变大小对孪生行为影响  44-49
    3.2.1 单轴压缩实验  44-45
    3.2.2 不同应变量下的微观组织及极图  45-47
    3.2.3 不同应变量下的孪生分数演变规律  47-48
    3.2.4 不同应变量下的孪生变体选择规律  48-49
  3.3 应变分量对孪生行为影响  49-59
    3.3.1 压缩试验方案  49-50
    3.3.2 单轴压缩中试样表面应变分布  50-53
    3.3.3 不同应变分量下的显微组织  53-54
    3.3.4 不同应变分量下的孪生变体选择  54-56
    3.3.5 不同应变分量下的孪生变体协调应变分析  56-59
  3.4 本章小结  59-61
第4章应变路径对 AZ31 镁合金孪生行为的影响研究  61-82
  4.1 多向压缩试验方案  61-63
  4.2 两向压缩路径下变形行为  63-69
    4.2.1 显微组织及变形机制  63-66
    4.2.2 退孪生变体选择行为分析  66-67
    4.2.3 剩余孪生分数与应变差值关系  67-69
  4.3 三向压缩路径下变形行为  69-74
    4.3.1 显微组织及变形机制  69-72
    4.3.2 中间道次压缩中的变形行为  72-74
  4.4 应变路径对退孪生行为的影响  74-80
    4.4.1 三向压缩路径下剩余孪生分数与应变差值关系  74-77
    4.4.2 不同压缩路径对退孪生行为的影响  77-78
    4.4.3 滑移加速退孪生的机理分析  78-80
  4.5 本章小结  80-82
第5章 AZ31 镁合金变形机制转变行为的研究  82-98
  5.1 试验方案  82-83
  5.2 不同取向样品的应力应变曲线  83-84
  5.3 不同取向样品的显微组织及变形机制  84-87
  5.4 温度和样品取向对变形机制转变行为的影响  87-96
    5.4.1 等斯密特因子曲线的分析  87-89
    5.4.2 激活应力等值线曲线的分析  89-91
    5.4.3 临界分切应力的计算  91-96
  5.5 本章小结  96-98
第6章 AZ31 镁合金静态再结晶行为的研究  98-109
  6.1 试验方案  98
  6.2 形变组织及形变机制  98-100
  6.3 再结晶组织  100-107
  6.4 形核机制  107
  6.5 本章小结  107-109
第7章结论  109-111
参考文献  111-120
致谢  120-122
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  122

AZ31镁合金塑性变形机制及再结晶行为的研究

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