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镁合金棒材塑性变形机理分析

赵原野  
【摘要】:镁及其合金是最轻的金属材料,随着产品轻量化当今日益受到关注,镁及镁合金在很多领域具有的巨大的应用前景。本文利用商用挤压态AZ31镁合金棒材为试验材料,通过加工成标准的试样,对其进行扭转、拉伸及压缩试验,观察试样在变形过程的力学性能及变形前后的微观组织变化,并利用电子背散射衍射技术分析了试样在变形前后晶粒取向变化以及变形过程当中孪晶启动的机制。主要研究内容及成果如下:(1)对AZ31镁合金棒材试样进行不同条件下的垂直于径向的单向拉伸和压缩变形试验。结果表明:AZ31镁合金在拉伸和压缩过程中屈服强度不同,不同温度条件下均存在着明显的拉压非对称性,主要原因是因为挤压态AZ31镁合金具有强烈的{0001}ED的丝织构,在棒材受到轴向压力时,晶粒的C轴处于拉压力状态下,{10(?)2}拉伸孪晶易启动,而棒材在轴向拉力作用下拉伸孪晶难以启动,其启动的是基面滑移和柱面滑移,上述拉伸和压缩变形过程当中微观变形机制的区别导致AZ31镁合金棒材应力应变曲线的的拉压非对称性。(2)对AZ31镁合金棒材试样进行不同条件下的循环扭转变形试验。结果表明:同一温度下扭转角度越大,其峰值应力越大;相比于试样中间部位,边部处微观组织中的拉伸孪晶较多;在扭转角度一样的条件下,随变形温度的升高,峰值应力下降;循环扭转过程中存在明显的热效应现象,随着循环扭转变形周期数的增加,使得试样的扭转应力发生下降。(3)对AZ31镁合金棒材施加轴向拉应力或者压应力条件下的循环扭转变形。结果表明:施加压应力条件下的扭转峰值应力大于施加拉应力时的扭转的峰值应力;扭转过程中孪晶变体的启动不存在规律性,各种变体在上述循环扭转过程中都有出现。


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