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《沈阳工业大学》 2011年
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高应变速率下镁合金的动态力学行为及变形机制

王长义  
【摘要】:采用分离式Hopkinson压杆和反射式Hopkinson拉杆装置分别对AZ31B、AM30型材沿挤压方向和横向(垂直于挤压方向)、GW123K挤压棒材沿挤压方向进行了动态压缩和拉伸实验,对AZ31B板材沿轧制方向、横向和45°方向以及AM50、AM60真空压铸试样进行了动态拉伸实验,测试的应变速率范围大约在500s-1-4500s-1之间。 分别用光学显微镜和扫描电镜分析了测试后的试样组织、断口形貌以及AZ31B、GW123K镁合金中剪切带的形貌和形成机理;对几种镁合金的动态力学行为进行了分析和比较,讨论了它们在不同受力状态下的微观变形机制、应变速率敏感性及断裂机制;用改进的JC模型分别对GW123K棒材和AZ31B、AM30型材的纵向压缩实验结果进行了模拟。 研究结果发现,AZ31B和AM30型材的动态力学行为与受力状态有关。当压应力与c轴垂直时(纵向压缩),拉伸孪晶首先启动,屈服点较低,屈服强度对应变速率不敏感,当应变量达到8%左右时,有利于形成孪晶的晶粒被消耗,非基面滑移启动,形变硬化和应变速率硬化效应明显,曲线上扬,应力应变曲线的二阶导数在应变量为8%左右变号;当拉应力与c轴垂直时(纵向拉伸),拉伸孪晶不能启动,屈服点较高,非基面滑移是塑性变形的主要机制;当应力轴与c轴平行时(横向压缩或拉伸),拉伸孪晶不能启动(横向压缩)或启动后不能形成协调机制(横向拉伸)而对塑性变形的贡献很小,其变形主要靠非基面滑移来实现;压缩孪晶在有利的受力状态下也参与变形,但不是控制镁合金动态力学行为的主要机制。 AZ31B和AM30型材在挤压过程中形成很强的{0002}基面织构。织构使纵向与横向力学性能差异较大,各向异性明显;织构还使合金出现纵向拉-压不对称性,AZ31B纵向压-拉屈服强度比为0.31,AM30纵向压-拉屈服强度比为0.38,但横向几乎没有拉压不对称性。 AZ31B板材在纵向、横向和45°方向的应力应变响应基本一致,是由于在轧制过程中形成很强的c轴垂直于板面的{0002}织构所致;AM50真空压铸试板的动态拉伸屈服强度不如AM60,但断裂强度和断裂应变均高于AM60,A1含量的增加可提高动态屈服强度,但使塑性下降。 镁合金的应变速率敏感性与变形机制和合金成分有关。当拉伸孪晶是主要变形机制时,应变速率敏感性很低,当非基面滑移是主要变形机制时,应变速率敏感性有所提高;几种镁合金应变速率敏感性由高到低的顺序是:AM60真空压铸试板AM50真空压铸试板AM30型材AZ31B型材。合金元素Al对应变速率敏感性的影响规律是:随着A1含量的增加,应变速率敏感性增强。 GW123K挤压棒材沿挤压方向动态压缩时,拉伸孪晶不是其主要变形控制机制,压缩与拉伸的屈服强度比值为0.77,比AZ31B和AM30型材纵向压-拉屈服强度比都高,拉压不对称性较小;合金的压缩屈服强度和塑性较高,综合力学性能在几种测试的镁合金中最优。 镁合金在高速冲击载荷作用下,断口准解理特征和淬硬相造成的局部解理特征明显,断口形貌呈韧脆混合的断裂特征,断裂机制有从韧性断裂向脆性断裂转变的趋势;动态断裂过程是多级裂纹萌生和扩展的形成机制,二次裂纹沿主裂纹萌生和扩展,使主裂纹呈波浪形,局部出现掉渣和分叉。 AZ31B型材和GW123K挤压棒材纵向高速压缩时出现绝热剪切带。AZ31B形成的剪切带宽度20μm,剪切带内是细小的孪晶晶粒和再结晶晶粒;GW123K形成的剪切带宽度80μm,在光学显微镜下呈一条白亮带,与钢中出现的白亮带相似。 考虑变形机制对应变速率效应的影响,对JC模型进行了修正。对AZ31B和AM30纵向动态压缩,修正后的JC模型去掉了应变速率对屈服强度产生影响的Bln(?)/(?)0项;对GW123K动态压缩,直接将使曲线发散的应变和应变速率综合硬化项去掉。修正后,JC模型的预测曲线与实测曲线符合得很好。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG146.22

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡时胜;霍普金森压杆技术[J];兵器材料科学与工程;1991年11期
2 范长刚;董瀚;时捷;刘燕林;雍岐龙;翁宇庆;;低合金超高强度钢的绝热剪切带分析研究[J];兵器材料科学与工程;2006年04期
3 宋力,胡时胜;SHPB数据处理中的二波法与三波法[J];爆炸与冲击;2005年04期
4 张万甲,张玉松,宋春香;MB_2镁等四种金属材料的本构关系和动态断裂研究[J];爆炸与冲击;1995年01期
5 宋博,宋力,胡时胜;SHPB 实验数据处理的解耦方法[J];爆炸与冲击;1998年02期
6 王敬丰;凌闯;梁浩;赵亮;潘复生;;镁合金动态力学性能的研究现状及发展方向[J];材料导报;2010年07期
7 梁浩;潘复生;谭云;梅军;;镁合金动态力学性能研究进展[J];材料导报;2010年11期
8 刘正,王越,王中光,李锋,申志勇;镁基轻质材料的研究与应用[J];材料研究学报;2000年05期
9 张星;张治民;李保成;;AZ31镁合金动态力学行为实验研究[J];弹箭与制导学报;2007年04期
10 张泽华,庞宝君,赵树山,何大军,郭勇平;镁合金屈服与强度的实验研究[J];固体力学学报;1996年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 徐伟芳;冲击拉伸试验技术及其在镁铝合金上的应用[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2002年
2 刘长海;AZ31合金动态力学性能研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 荣军;宋利明;李娟;;高效模块化镁合金碎屑回收感应熔炼炉研发[J];四川有色金属;2010年03期
2 胡时胜;霍普金森压杆技术[J];兵器材料科学与工程;1991年11期
3 黄正华,张忠明,郭学锋;镁合金阻燃方法与机理[J];兵器材料科学与工程;2004年01期
4 刘新芹,王富耻,王琳,路永胜;钢中绝热剪切带的动态损伤演化[J];兵器材料科学与工程;2004年03期
5 毕虎才;卫英慧;侯利锋;余春燕;胡兰青;于斌;许并社;;热处理温度对AZ91D化学镀Ni-P镀层性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2005年06期
6 王维青;潘复生;左汝林;;镁合金腐蚀及防护研究新进展[J];兵器材料科学与工程;2006年02期
7 肖盼;刘天模;;AZ61B镁合金热模拟挤压变形的研究[J];兵器材料科学与工程;2006年04期
8 范长刚;董瀚;时捷;刘燕林;雍岐龙;翁宇庆;;低合金超高强度钢的绝热剪切带分析研究[J];兵器材料科学与工程;2006年04期
9 李淑华;王富耻;谭成文;张红松;陈志永;;锻态电磁纯铁的剪切带和微观组织分析[J];兵器材料科学与工程;2007年01期
10 陈刚;范培耕;曹鹏军;蔡苇;彭晓东;;Mg-Sr合金及Mg-Al-Sr合金的微观组织研究与分析[J];兵器材料科学与工程;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄建丽;张才;;镁合金手持工具压铸件热裂纹的研究[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
2 张吉阜;赖庆凡;严川伟;王福会;;镁合金表面电沉积锌的技术探索[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
3 夏浩;欧阳贵;;不同氧化时间对镁合金微弧氧化的影响[A];第九届全国转化膜及表面精饰学术年会论文集[C];2012年
4 杨林;王凤彬;黄宏军;毛萍莉;刘正;;高温压缩对粗镁直接熔炼AZ91镁合金组织的影响[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
5 路国运;杨嘉陵;;碳环氧复合材料动态力行性能的试验研究[A];第八届全国冲击动力学学术讨论会会议论文集[C];2007年
6 钟卫洲;罗景润;黄西成;徐伟芳;;MgAl动态断裂实验研究[A];第八届全国冲击动力学学术讨论会会议论文集[C];2007年
7 蒋国平;浣石;;水泥混凝土的SHPB试验研究[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
8 段祝平;;SHPB技术的回顾与展望[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
9 卢芳云;赵鹏铎;;压剪复合加载实验技术[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
10 陶俊林;陈裕泽;胡文军;陈刚;黄西成;;SHPB实验中几个问题的讨论[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨敏建;镁基储氢材料的制备及对二硫化碳、噻吩的加氢性能研究[D];山东科技大学;2010年
2 刘晓兰;镁合金化学转化膜成膜机理及其载波改性的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 高立新;轿车集成开发中若干关键技术研究[D];合肥工业大学;2010年
4 宫旭辉;高温环境下α+β钛合金的动态拉伸力学行为—测试、分析与表征[D];中国科学技术大学;2010年
5 高光发;防护工程中若干规律性问题的研究和机理分析[D];中国科学技术大学;2010年
6 武淑艳;固相再生AZ31B镁合金的组织性能及氧化相表征[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
8 王春建;Mg-Al系合金晶粒细化机理研究[D];昆明理工大学;2010年
9 鄂玉萍;湿度和应变率对纸质缓冲材料能量吸收特性的影响[D];江南大学;2010年
10 陈荣;一种PBX炸药试样在复杂应力动态加载下的力学性能实验研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘娇娇;Mg-Ho基合金的组织与性能研究[D];河南理工大学;2010年
2 李含建;SiC_p/AZ91D复合材料真空气压浸渗机理及界面结构研究[D];南昌航空大学;2010年
3 涂序荣;脉冲磁场控制制备阻燃镁合金的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 吴小超;稀土元素与凝固速度对AZ31-RE-Sb组织及相组成的影响[D];郑州大学;2010年
5 王岩;Ca、Sr对AS21合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
6 胡中华;Mg3AllCelSb合金相析出行为及其价电子结构研究[D];郑州大学;2010年
7 孟祥瑞;镁锂合金合金化及其固态复合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 张曰涛;AZ91D镁合金化学镀Ni-W-P研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 黎群霞;一种镁锂合金的热变形研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 王威;Cd、Sn合金化α基Mg-Li合金组织与力学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张志云;兵器金属材料在大应变高应变率下的动力学行为研究[J];兵器材料科学与工程;1990年01期
2 胡时胜;霍普金森压杆技术[J];兵器材料科学与工程;1991年11期
3 李保成,赵家萍;结构钢动态屈服机制的研究[J];兵器材料科学与工程;2002年02期
4 董瀚,李桂芬,王步震,陈南平;高强度钢在高速冲击载荷下的动态响应 [J];兵器材料科学与工程;1995年03期
5 张自强;均质装甲钢倾角效应的试验研究[J];兵器材料科学与工程;1995年04期
6 马洪涛,张柏清,杨蕴林,席聚奎,张锐生;MB26合金超塑变形过程中显微组织变化及超塑变形机制[J];兵器材料科学与工程;1998年06期
7 魏志刚,胡时胜,李永池,樊存山;预扭转钨合金动能弹提高穿甲侵彻威力机理分析[J];兵工学报;1998年02期
8 姜风春,刘瑞堂,张晓欣;船用945钢的动态力学性能研究[J];兵工学报;2000年03期
9 杨素媛;才鸿年;王富耻;;动态加载条件下细晶镁合金的组织特征及形成机制[J];北京理工大学学报;2009年02期
10 杨黎明 ,朱兆祥 ,王礼立;短纤维增强对聚碳酸酯非线性粘弹性性能的影响[J];爆炸与冲击;1986年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐靖林;曾大本;;镁合金熔铸技术现状及其发展(下)[J];机械工人(热加工);2006年05期
2 ;镁及镁合金资源循环利用系统[J];中国有色金属;2009年01期
3 张颂阳;耿茂鹏;张莹;王艳春;谢水生;周新民;;半固态镁合金铸轧试验研究[J];铸造;2006年01期
4 冯菲;曾卫东;朱艳春;赵永庆;;铸态TC21钛合金高温变形行为研究[J];热加工工艺;2011年06期
5 齐薇;;镁合金的性能与铸造方法应用[J];中国科技信息;2007年10期
6 赵伦;刘建睿;黄卫东;;粗镁直接熔制高品质AZ91D镁合金研究[J];特种铸造及有色合金;2009年04期
7 孙红婵;李树奎;于小东;谭成文;王富耻;;化学气相沉积高纯钨的择优取向与性能研究[J];稀有金属材料与工程;2010年08期
8 崔建忠;马龙翔;;超塑变形机制[J];材料科学与工艺;1991年01期
9 张喜燕,周世杰,贾冲,周明哲,夏宝玉;纳米结构金属的空位变形机制——冷轧纳米结构金属镍和钴X射线衍射研究[J];重庆工学院学报;2005年03期
10 琚宜文,姜波,侯泉林,王桂梁;构造煤结构成分应力效应的傅里叶变换红外光谱研究[J];光谱学与光谱分析;2005年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 马作坡;;镁合金在汽车上的应用[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年
2 李维朝;戴福初;李宏杰;许领;赵春宏;刘振波;;220kV盐津变电所开挖边坡变形机制分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
3 何昌荣;周永胜;;大陆地壳强度轮廓、变形机制与地震动力学过程[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
4 付真;蔡永恩;;1999年台湾集集地震震后变形机制的研究[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
5 张占领;张艳琴;;镁合金成形技术及在汽车工业上的应用[A];第四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2007年
6 张曾荣;何绍勋;;望湘花岗岩高温高压三轴变形实验研究[A];第四届全国构造物理、第二届全国高温高压联合学术讨论会论文摘要[C];1989年
7 程东幸;刘厚健;刘志伟;鄢治华;;陕北某电厂Ⅲ区边坡变形机制分析[A];第三届全国岩土与工程学术大会论文集[C];2009年
8 张大辉;李志强;钟雪友;;半固态AlSi7Mg合金触变压缩过程中变形机制的研究[A];第二届半固态金属加工技术研讨会论文集[C];2002年
9 张维嶽;高小旺;易方民;;高层建筑偏心支撑钢框架分析方法研究[A];庆贺刘锡良教授执教五十周年暨第一届全国现代结构工程学术报告会论文集[C];2001年
10 薛琨;牛莉莎;张广平;;Cu/Ta纳米多层薄膜中的尺度效应[A];损伤、断裂与微纳米力学进展:损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 白茂槐;10万吨镁合金项目落户内蒙古[N];中国冶金报;2010年
2 记者 刘海涛 通讯员 刘晔;长葛10万吨镁合金生产线开建[N];河南日报;2009年
3 孟昭丽 马敏;我国镁合金产不足需[N];中国矿业报;2005年
4 记者 王轶;6000吨镁合金生产线在武乡建成[N];长治日报;2010年
5 张辉 记者 彭溢;镁合金熔体质量控制国内领先[N];黑龙江日报;2011年
6 记者 戴恩国 高显洲;辽宁吹响向镁合金产业进军号角[N];中国冶金报;2005年
7 记者 刘丽娜;我省建设新兴镁合金生产基地[N];辽宁日报;2005年
8 孟树昆;发展镁合金自行车 打造绿色产业[N];中国有色金属报;2007年
9 中投证券 张镭杨国萍;云海金属 朝阳行业中的全球龙头[N];证券时报;2007年
10 赵静;辽宁建设镁合金生产基地[N];中国有色金属报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王长义;高应变速率下镁合金的动态力学行为及变形机制[D];沈阳工业大学;2011年
2 杨晓红;镁合金的稀土元素合金化及复合材料研究[D];吉林大学;2010年
3 武艳军;AZ31镁合金疲劳行为研究[D];南京理工大学;2012年
4 张含卓;块体电沉积纳米晶铜的微观结构和力学行为[D];吉林大学;2008年
5 张真;AZ31B镁合金塑性变形行为的相关基础研究[D];中南大学;2011年
6 王国勇;电沉积纳米晶铜微观组织与变形机制的研究[D];吉林大学;2009年
7 李雪松;纳米镍—铁合金和纳米铜的力学行为及变形机制研究[D];吉林大学;2009年
8 刘先黎;电刷镀大块纳米铜的制备及力学性能研究[D];吉林大学;2006年
9 苏桂花;稀土镁合金的组织、性能及半固态组织演变规律[D];吉林大学;2010年
10 吴伟;Mg-Al-Nd压铸镁合金的组织性能及压铸成形过程的数值模拟[D];沈阳工业大学;2010年
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1 马雅静;钆镁合金检测方法及偏析规律的研究[D];内蒙古大学;2011年
2 陈永哲;镁合金固相回收成型过程的数值模拟研究[D];太原科技大学;2011年
3 孙家乐;面向轨道交通运输装备的镁合金与铝合金性能及应用对比研究[D];大连交通大学;2012年
4 高鹏;镁合金超薄板的制备工艺研究[D];辽宁科技大学;2011年
5 武婧亭;摩托车车架用镁合金钨极氩弧焊焊缝微观组织与力学性能研究[D];重庆大学;2011年
6 梁晓锋;Mg-Gd-Y基高强镁合金组织及性能控制的基础研究[D];重庆理工大学;2012年
7 刘建忠;挤压态AZ31镁合金室温变形行为研究[D];重庆大学;2010年
8 马佰才;热处理对Mg-Al-Zn系镁合金组织和性能的影响[D];太原科技大学;2011年
9 宋立波;机械振动对AZ91D镁合金组织和性能影响的研究[D];太原科技大学;2011年
10 黄婷;室温压缩粗镁直接熔炼AZ91镁合金的硬化及退火转变动力学[D];沈阳工业大学;2012年
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