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AZ31镁合金在脉冲电流辅助作用下的塑性变形机制

匡杰  
【摘要】:镁合金作为最轻的金属结构材料,在航空航天、汽车、电子产品等领域有很好的应用前景。但是,由于室温成形性能差,加工成本高,目前镁合金的商业化应用还十分有限。镁合金的成形性能和它的微观组织和织构密切相关。研究表明,采用特殊的加工方式和添加稀土元素(RE)是优化镁合金织构的两种有效手段。然而,前者由于设备的复杂性,在大规模应用上存在困难,后者则由于稀土元素价格较高而难以实现商业化应用。本文通过采用脉冲电流来辅助商用镁合金AZ31的加工,探索了利用脉冲电流来改善AZ31镁合金的加工性能和优化其晶体学织构的可行性。利用电子背散射衍射(EBSD)和粘塑性自洽(VPSC)模拟等技术对加工过程中合金的微观组织和织构演变进行了表征与分析,重点探讨了脉冲电流对AZ31镁合金的塑性变形和再结晶机制的影响。首先,本文通过对比单道次小应变量的传统温轧和电致塑性轧制,研究了脉冲电流对AZ31镁合金孪生行为的影响。发现了脉冲电流对孪生类型、孪生分数以及孪生变体选择的影响规律。其次,本文系统对比了AZ31镁合金在多道次小应变量的传统温轧和在电致塑性轧制过程中的微观组织和织构演变。通过分析两种轧制制度下材料在孪生、剪切带、动态再结晶(DRX)等行为上的差异,对脉冲电流改善AZ31镁合金轧制性能的现象做出了合理的解释。此外,本文通过对AZ31镁合金在不同密度的脉冲电流作用下进行单道次大应变量电致塑性轧制,探讨了脉冲电流密度对AZ31镁合金在该变形条件下的微观组织和织构演化的影响机理。揭示了脉冲电流对AZ31镁合金塑性变形和DRX机制的影响。评估了塑性变形和DRX各自对材料整体织构优化的贡献。最后,本文研究了经室温预轧制的AZ31板材在电脉冲处理过程中的微观组织和织构演变。从理论上解释了脉冲电流对AZ31镁合金的静态再结晶形核和晶核长大过程的影响。本研究证明了脉冲电流可以作为改善AZ31镁合金轧制性能和优化其织构的有效手段。本研究的实验结果可以为镁合金电致塑性加工工艺的优化提供参考。


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