【摘要】：鎂和鎂合金由于其輕質(zhì)的特點(diǎn),在汽車、航空等領(lǐng)域得到了廣泛的研究與應(yīng)用。鎂的晶體是密排六方結(jié)構(gòu)(HCP),室溫下的滑移系較少,僅靠滑移不能滿足變形的要求,因此孿生也是鎂及鎂合金重要的變形方式之一。同時(shí),鎂及鎂合金由于加工后織構(gòu)的存在,使其在后續(xù)的變形過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)明顯的拉壓不對(duì)稱性和各向異性現(xiàn)象。為了研究鎂合金在高速變形條件下的各向異性現(xiàn)象,本文以Mg-3Al-1Zn(AZ31)鎂合金軋制板材為研究對(duì)象,采用分離式霍普金森壓桿和拉桿(Split Hopkinson Pressure and Tension Bar,SHPB,SHTB)研究了AZ31軋制板材不同方向試樣的高速壓縮和拉伸行為;采用X-ray和電子背散射衍射技術(shù)(Electron Backscatter Diffraction,EBSD)分析了AZ31軋制板材的宏觀和微觀織構(gòu);采用金相顯微鏡(OM)觀察了試樣變形之后的顯微組織;采用定量金相法測(cè)量了變形后的孿晶體積分?jǐn)?shù);計(jì)算了鎂合金各滑移和孿晶模式的Schmid因子(Schmid Factor,SF),結(jié)合顯微組織觀察結(jié)果分析了不同受力狀態(tài)下AZ31板材高速變形條件下的變形機(jī)制,研究了不同受力方向、應(yīng)變速率、變形溫度對(duì)AZ31鎂合金板材各向異性的影響。高速?zèng)_擊壓縮實(shí)驗(yàn)的加載方向?yàn)檐埌宸ㄏ�、軋制方向和板材橫向,應(yīng)變速率在500s~(-1)?2200s~(-1),變形溫度為室溫至350℃。高速?zèng)_擊拉伸實(shí)驗(yàn)的加載方向?yàn)檐堉品较颉?5°方向和板材橫向,應(yīng)變速率在600s~(-1)?2400s~(-1),變形溫度為室溫。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在高速?zèng)_擊壓縮條件下,室溫下AZ31鎂合金軋板的軋向、橫向和法向試樣之間存在明顯的各向異性現(xiàn)象,隨著溫度升高,各向異性現(xiàn)象逐漸減弱。應(yīng)變速率對(duì)各向異性沒(méi)有顯著的影響。而板面內(nèi)拉伸實(shí)驗(yàn)表明軋板面內(nèi)不存在各向異性現(xiàn)象。分析表明,AZ31鎂合金軋板變形過(guò)程中出現(xiàn)的各向異性現(xiàn)象主要是由于初始織構(gòu)的存在導(dǎo)致后續(xù)變形機(jī)制的不同所引起。當(dāng)法向樣品受到直接壓縮時(shí),變形機(jī)制主要為錐面c+a滑移和部分{10-11}壓縮孿晶;而軋向和橫向樣品受到壓縮時(shí)其變形機(jī)制主要為{10-12}拉伸孿晶。不同的變形機(jī)制使法向樣品的流變應(yīng)力要高于軋向和橫向樣品。軋板面內(nèi)三個(gè)方向樣品由于晶粒的排布方式相同,使樣品受到高速拉伸時(shí)的變形機(jī)制相同,主要為{10-11}壓縮孿晶、柱面滑移和錐面c+a滑移,因此不存在各向異性現(xiàn)象。鎂合金中不同變形方式的SF值及其變化規(guī)律均不相同,SF與臨界剪切應(yīng)力(Critical Resolved Shear Stress,CRSS)結(jié)合分析鎂合金的變形機(jī)制,為解釋各向異性現(xiàn)象提供理論依據(jù)。
【圖文】：

3c 錐面<a>滑移 d 錐面<c+a>滑移圖1.1 鎂合金中主要的滑移方式Fig.1.1 The main slip modes in magnesium alloys根據(jù)前文提到的 Von Mises 準(zhǔn)則中均勻變形需要 5 個(gè)獨(dú)立滑移系的要求，基面<a>滑移僅能提供兩個(gè)獨(dú)立的滑移系，不能充分協(xié)調(diào)鎂合金的塑性變形，，因此孿晶是鎂合金變形不可缺少的一種變形方式，特別是對(duì)于室溫或低溫變形顯得尤為重要。與滑移不同的是，鎂合金中的孿生是一種不全位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，而滑移是全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。孿生發(fā)生之后，晶體的結(jié)構(gòu)與母體一致而晶體取向發(fā)生改變。鎂合金中常見(jiàn)的一次孿晶有{ 101 2}孿晶和{ 101 1}孿晶，如圖 1.2 所示。{ 101 2}孿晶通常在 c 軸受到拉應(yīng)力或者垂直于 c 軸受到壓應(yīng)力時(shí)發(fā)生，稱為“拉伸孿晶”；{ 101 1}孿晶與之相反

皆為壓縮孿晶。a { 101 2}孿晶 b { 101 1}孿晶圖1.2 鎂合金中常見(jiàn)的一次孿晶Fig.1.2 Two common twinning in magnesium alloys
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.22

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本文編號(hào)：2609317