本文關(guān)鍵詞：AZ31鎂合金塑性變形行為的模擬與參數(shù)分析

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【摘要】：鎂合金的密度較小,在地球儲(chǔ)量很大,所以鎂合金是迄今為止最有前景的工程材料。但是,鎂合金在室溫下的塑性變形能力較低,這是由于鎂合金的晶體結(jié)構(gòu)是密排六方結(jié)構(gòu),在室溫下鎂合金能夠啟動(dòng)的滑移系十分有限。為了提高鎂合金的塑形有不少學(xué)者對(duì)鎂合金進(jìn)行了研究。本文目的在于結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和VPSC模型對(duì)鎂合金的塑性變形行為進(jìn)行模擬分析。本文研究了AZ31軋制板材在沿不同方向壓縮和拉伸時(shí)候所表現(xiàn)的機(jī)械性能和微觀組織變化,以及通過(guò)不同的變形方式獲得不同的變形機(jī)制,再分析不同的參數(shù)對(duì)于塑性變形的影響。實(shí)驗(yàn)沿試樣不同方向壓縮不同的應(yīng)變量:沿ND方向壓縮,沿TD方向壓縮和以及沿與RD和ND方向成45度角壓縮和沿RD拉伸。再通過(guò)金相顯微鏡(OM),X射線衍射儀,電子背散射衍射儀(EBSD)以及VPSC模型分析數(shù)據(jù)。研究表明:(1){10-12}拉伸孿晶出現(xiàn)在塑形變形的開(kāi)始階段,這類(lèi)孿晶消耗母體晶粒并且改變母體晶粒的取向。(2)當(dāng)應(yīng)變量為0.05-0.06的時(shí)候,{10-11}壓縮孿晶開(kāi)始成為塑性變形的變形機(jī)制。隨著塑性變形量的增加,{10-11}壓縮孿晶的體積分?jǐn)?shù)也增加直至斷裂。(3)在壓縮過(guò)程中,當(dāng)總應(yīng)變大于0.15時(shí),壓縮孿晶成為變形過(guò)程中的一種重要變形機(jī)制。盡管在{10-11}壓縮孿晶會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。但在斷裂之前,壓縮孿晶會(huì)協(xié)調(diào)所產(chǎn)生的塑性變形。(4)在大塑性變形過(guò)程中,利用VPSC模型能夠準(zhǔn)確模擬出流變應(yīng)力、孿晶相對(duì)運(yùn)動(dòng)、孿晶體積分?jǐn)?shù)以及宏觀的織構(gòu)演化。(5)在模擬過(guò)程中,孿晶不會(huì)產(chǎn)生額外的硬化效果,滑移所產(chǎn)生的硬化效果不需要通過(guò)提高孿晶的潛在硬化參數(shù)獲得。在其他論文中,滑移需要從拉伸孿晶中獲得更高的硬化參數(shù)來(lái)調(diào)整應(yīng)力應(yīng)變曲線。(6)當(dāng)應(yīng)變較高時(shí),雖然在沿ND和TD方向壓縮所產(chǎn)生的壓縮孿晶的體積分?jǐn)?shù)很接近,但是在沿ND方向壓縮時(shí)的流變應(yīng)力(通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬所獲得)曲線比沿TD方向壓縮所得到的流變應(yīng)力曲線更低。同時(shí),實(shí)驗(yàn)還通過(guò)不同的變形途徑:沿ND方向壓縮(TTC)、面內(nèi)壓縮(IPC)、沿與RD和ND方向成45度角壓縮和沿RD拉伸。分析不同的材料參數(shù)對(duì)于模擬鎂合金塑性變形的影響。分析表明:(1)為了得到精確的應(yīng)力門(mén)檻值τs需要結(jié)合至少四個(gè)變形途徑,每個(gè)變形途徑包含著一個(gè)變形機(jī)制。實(shí)驗(yàn)必須包含拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)。(2)模擬所得到的流變應(yīng)力主要取決于所激發(fā)的機(jī)制中最高應(yīng)力門(mén)檻值τs;然而隨著基面滑移系的應(yīng)力門(mén)檻值發(fā)生變化,也會(huì)使得流變應(yīng)力的值發(fā)生小的波動(dòng)。(3)在拉伸的實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)變的非對(duì)稱性(r值)比在壓縮試驗(yàn)中更依賴于參數(shù)。所以,在拉伸實(shí)驗(yàn)對(duì)于r值的測(cè)量可以用來(lái)獲得相關(guān)的應(yīng)力值。(4)模擬得到的{10-12}孿晶體積分?jǐn)?shù)更多取決于模型與織構(gòu)而不是參數(shù)值的設(shè)定(至少鎂合金的臨界剪切應(yīng)力)。(5)把滑移系的潛在硬化模擬設(shè)置為1(hss’=1)很難模擬得到流變應(yīng)力,但是{10-12}產(chǎn)生了額外的硬化效果hst1。(6)預(yù)壓量為3%的試樣經(jīng)過(guò)拉伸量為1%,2%,2.5%的變形后,沿RD方向的織構(gòu)強(qiáng)度逐漸減小,沿TD方向的織構(gòu)強(qiáng)度增加,說(shuō)明在拉伸過(guò)程中伴隨退孿生行為可能發(fā)生了位錯(cuò)滑移從而引起晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)。
【關(guān)鍵詞】：VPSC模型 EBSD 塑性變形 鎂合金 退孿生
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.22
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 引言9-27
• 1.1 課題背景和意義9-10
• 1.2 鎂及鎂合金的物理性質(zhì)及機(jī)械性能10-11
• 1.3 鎂合金塑性變形機(jī)理11-17
• 1.3.1 鎂合金的滑移11-14
• 1.3.2 鎂合金的孿生14-15
• 1.3.3 鎂合金中的二次孿晶15
• 1.3.4 鎂合金再結(jié)晶機(jī)制15-17
• 1.4 晶體的塑性模擬17-23
• 1.4.1 晶體塑性模擬的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.2 VPSC介紹19-23
• 1.5 影響鎂合金塑性變形的因素23-24
• 1.6 論文各部分主要內(nèi)容24-27
• 2 實(shí)驗(yàn)材料和試驗(yàn)方法27-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法27-28
• 2.2.1 拉伸實(shí)驗(yàn)27-28
• 2.2.2 壓縮實(shí)驗(yàn)28
• 2.2.3 熱處理工藝28
• 2.3 材料微觀組織表征28-30
• 2.3.1 金相觀察29
• 2.3.2 XRD織構(gòu)測(cè)試29-30
• 2.4 電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)30-31
• 2.4.1 EBSD基本工作原理30-31
• 2.4.2 EBSD樣品的制備過(guò)程31
• 2.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理31-32
• 2.6 晶體動(dòng)力學(xué)32-37
• 2.6.1 VOCE硬化34-35
• 2.6.2 PTR孿晶模型35-37
• 3 AZ31鎂合金的機(jī)械行為模擬37-49
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料及準(zhǔn)備37-38
• 3.2 壓縮和拉伸實(shí)驗(yàn)及結(jié)果38-42
• 3.3 模擬部分42-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 4 材料參數(shù)對(duì)于模擬鎂合金塑性變形的影響49-61
• 4.1 實(shí)驗(yàn)材料及準(zhǔn)備49-50
• 4.2 VPSC模擬部分50-51
• 4.3 VPSC模擬結(jié)果51-61
• 4.3.1 關(guān)于鎂合金塑性變形為的模擬51-54
• 4.3.2 臨界剪切應(yīng)力對(duì)于流變應(yīng)力的影響54-55
• 4.3.3 臨界剪切應(yīng)力對(duì)于塑性各向異性的影響。55-56
• 4.3.4 孿晶體積分?jǐn)?shù)56-57
• 4.3.5 孿生誘發(fā)硬化57-58
• 4.3.6 平面拉伸實(shí)驗(yàn)的使用58
• 4.3.7 本章小結(jié)58-61
• 5 關(guān)于AZ31鎂合金退孿生的研究61-71
• 5.1 試樣原始織構(gòu)以及實(shí)驗(yàn)方法61-62
• 5.2 不同預(yù)壓量下AZ31鎂合金的試樣的織構(gòu)及取向差分析62-66
• 5.3 變形態(tài)AZ31鎂合金經(jīng)過(guò)不同程度的拉伸后的試樣的織構(gòu)演化66-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 6 結(jié)論71-73
• 致謝73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 附錄79-83
• A. 程序介紹79-83
• B.作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄83

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本文編號(hào)：861095