本文選用具有強(qiáng)織構(gòu)的AZ31合金熱軋板材和擠壓棒材為研究對象,制備了多種含有雙織構(gòu)組分的樣品,綜合利用EBSD、XRD和滑移跡線分析手段,對塑性及熱處理過程中微觀組織、變形機(jī)制和織構(gòu)演化等進(jìn)行系統(tǒng)表征與分析,本文定量研究了雙織構(gòu)組分中軟取向含量與力學(xué)性能之間的定量關(guān)系及雙織構(gòu)樣品的變形機(jī)制、雙織構(gòu)樣品與單一織構(gòu)樣品對孿生和滑移的強(qiáng)化作用、雙織構(gòu)樣品在退火過程中的微觀組織熱穩(wěn)定性和退火強(qiáng)化行為,并結(jié)合晶體塑性模擬詳細(xì)分析了{(lán)10(?)2}拉伸孿晶應(yīng)變路徑的依賴性與晶體塑性模擬模型之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明:⑴通過對軟取向晶粒和硬取向晶粒以不同比例分布時(shí)其力學(xué)曲線特征、應(yīng)變硬化特征以及其變形機(jī)制分析表明,變形初期試樣中產(chǎn)生少量軟取向會(huì)顯著降低屈服強(qiáng)度,軟取向晶粒超過一定比例時(shí),即使存在一些硬取向的晶粒對提高強(qiáng)度并沒有很大幫助,建立了軟硬取向織構(gòu)組分含量與屈服強(qiáng)度之間的定量關(guān)系,發(fā)現(xiàn)屈服強(qiáng)度不同程度偏離混合法則現(xiàn)象,在軟取向組分所占比例低于50%時(shí),這種偏差逐漸增大,而在高于50%時(shí),這種偏差逐漸減小。相比于單織構(gòu),雙織構(gòu)存在時(shí)會(huì)使變形初期的應(yīng)變集中在軟取向晶粒中,并能激活更多的孿晶變體啟動(dòng),一些低SF值的孿晶由于應(yīng)變協(xié)調(diào)的作用也可能激活。⑵對AZ31軋制板材TD方向壓縮不同應(yīng)變?nèi)?.5%、3.8%、5.4%和7.0%,并在250°C下退火3小時(shí),可以制備織構(gòu)比例有明顯區(qū)分度的雙織構(gòu)樣品。建立了雙織構(gòu)組分體積分?jǐn)?shù)和軋制板材拉壓不對稱性能之間的定量化關(guān)系,當(dāng)兩種織構(gòu)以恰當(dāng)?shù)谋壤植紩r(shí)可以實(shí)現(xiàn)良好的拉壓屈服的對稱性。⑶不同(0002)分布對屈服強(qiáng)度有很重要的影響。和單一織構(gòu)組分相比,兩種織構(gòu)組分(0002平行于ND和0002平行于RD)的樣品會(huì)有更高的壓縮屈服強(qiáng)度,但是拉伸屈服強(qiáng)度接近。不同的壓縮屈服強(qiáng)度主要來源于界面對{10(?)2}拉伸孿晶不同的阻礙作用。雖然壓縮形變時(shí),兩種織構(gòu)狀態(tài)的啟動(dòng)應(yīng)力差ΔStress相差無幾,但是雙織構(gòu)樣品壓縮時(shí)相鄰晶粒的協(xié)調(diào)因子均值卻比較低,提供了更高的界面阻礙作用。⑷擠壓鎂合金AZ31中雙織構(gòu)組分(0002⊥ED和0002//ED)共存時(shí)在300°C或450°C時(shí)都表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性,且這種熱穩(wěn)定性不受每種織構(gòu)的體積分?jǐn)?shù)的影響。⑸在有預(yù)制孿晶的鎂合金板材中發(fā)現(xiàn)一種退火強(qiáng)化機(jī)制,在200°C、250°C、350°C溫度下退火無論0.5小時(shí)還是3小時(shí),退火后的預(yù)變形樣品在沿特定方向壓縮后都出現(xiàn)了退火強(qiáng)化現(xiàn)象。退火能消除預(yù)變形引入的孿晶,變形中其主要變形方式由啟動(dòng)應(yīng)力較低退孿生變?yōu)榛婊茣r(shí)引起屈服強(qiáng)度的升高。變形機(jī)制的變化是引起強(qiáng)化的主要原因。⑹利用兩種晶體塑性模型(EVPSC-PTR和EVPSC-TDT)對比研究{10(?)2}拉伸孿晶對應(yīng)變路徑的依賴性。與PTR模型相比,TDT模型可以很好的擬合應(yīng)力應(yīng)變曲線,同時(shí)可以很好的預(yù)測織構(gòu)的演變。PTR模型不能同時(shí)擬合TD-c和ND-t的力學(xué)曲線,但是TDT模型可以。研究發(fā)現(xiàn)考慮臨界剪切應(yīng)力(CRSS)在形變過程中潛在的硬化以及其他孿生系對{10(?)2}拉伸孿生的硬化(htt)對更好的擬合拉伸(ND-t)和壓縮(TD-c)曲線是很有必要的。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG146.22
【部分圖文】：

圖 1.1 金屬鎂的晶格結(jié)構(gòu)Fig.1.1 The crystal structure of magnesium1.2.2 鎂合金的滑移和孿生行為一般來說，在加載應(yīng)力的作用下，晶體的兩個(gè)部分會(huì)發(fā)生相對的移動(dòng)，并且這種相對移動(dòng)是沿著一定晶面和晶向進(jìn)行的，這種行為即為滑移[2]。雖然純鎂及其多數(shù)鎂合金晶體結(jié)構(gòu)為密排六方結(jié)構(gòu)，但其塑性變形過程與面心立方結(jié)構(gòu)的金屬材料類似�；剖擎V合金塑性變形中非常重要的變形機(jī)制之一[9-14]。晶體中的滑移一般在原子最密排面和最密排方向上進(jìn)行，因?yàn)檫@樣阻力最小，原子滑動(dòng)的面稱為滑移面，原子滑動(dòng)的方向稱為滑移方向，滑移面和滑移方向構(gòu)成了滑移系�；葡翟蕉�，塑性變形過程中供采用的空間取向就越多。金屬的塑性變形能力就越好。如果滑移系按位錯(cuò)滑動(dòng)方向分類，就如上面說到的 a 位錯(cuò)滑移、c 位錯(cuò)滑移、c+a 位錯(cuò)滑移。而如果按滑移面分類，可以分為基面滑移、柱面滑移和錐面滑移，如圖 1.2 所示。Groves 和 Kelly 已經(jīng)分析過密排六方金屬中獨(dú)立的滑移系，其結(jié)果

移系：(a) 基面<a>位錯(cuò)滑移；(b) 柱面<a>位錯(cuò)滑移滑移；(d) 錐面<c+a>位錯(cuò)滑移magnesium alloys: (a) basal slip of <a> dislocation, (b) pramidal slip of <a> dislocation, (d) pyramidal slip of <c+表 1.1 鎂合金室溫下可能的滑移系[19, 20].1 Possible slip systems for Mg alloys at room temperatBurges 矢量/滑移方向滑移系總的滑移系 }}a,<112__0>a,<112__0>a,<112__0>c+a,<1123>3366應(yīng)力(CRSS)，室溫下，單晶鎂基面滑移激活

了滑移外在鎂合金塑性變形中扮演重要角色的一種用下晶體的一部分相對于另一部分沿一定的晶面（生切變的過程[2]。和滑移相比，孿生引起晶體取向引起晶體取向連續(xù)改變。這也就是為什么滑移主導(dǎo)角度晶界，而孿生主導(dǎo)變形時(shí)通常不會(huì)產(chǎn)生大量的孿晶形成的方式分類，可以分為三種不同類型的孿孿晶(又稱機(jī)械孿晶)。退火孿晶是指材料在退火過成的孿晶，關(guān)于這種孿晶報(bào)道的比較少。相變孿晶。形變孿生是指材料在機(jī)械應(yīng)力作用下，部分晶格性形變，導(dǎo)致滑移部分與未滑移部分的晶格間形成變孿晶體[25]。孿生作為鎂合金中一種非常重要的形在于：1）幫助調(diào)節(jié)晶粒取向從而再激發(fā)更多新的滑向的應(yīng)變，一定程度上彌補(bǔ)滑移不能完成 c 軸方向集中釋放，鈍化裂紋形核，阻礙裂紋的擴(kuò)展。
【參考文獻(xiàn)】

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