【摘要】：為了深入了解鎂合金絕熱剪切帶與裂紋的關(guān)系,進(jìn)而揭示鎂合金在高速?zèng)_擊載荷作用下局部變形絕熱剪切的組織演變規(guī)律,采用分離式Hopkinson壓桿對(duì)AZ31鎂合金的帽狀式樣進(jìn)行沖擊壓縮實(shí)驗(yàn),而后利用光學(xué)顯微鏡,掃描電鏡和維氏硬度計(jì)分別對(duì)沖擊后的AZ31試樣進(jìn)行分析。結(jié)果表明,絕熱剪切帶形成于最大剪應(yīng)力方向,隨著沖擊載荷的不斷增加,沿著切應(yīng)力方向上的微孔洞和微裂紋不斷長(zhǎng)大,直至彼此相互連接成裂紋,最終導(dǎo)致材料的斷裂。經(jīng)對(duì)剪切帶及周圍組織維氏硬度的測(cè)量發(fā)現(xiàn),剪切帶內(nèi)細(xì)小晶粒區(qū)的硬度明顯高于周圍組織。
【圖文】：

試樣尺寸Fig.1Samplesize圖2測(cè)試系統(tǒng)示意圖Fig.2Testingsystem入射桿會(huì)對(duì)試樣施加一定載荷，在試樣的重疊處形成最大的剪應(yīng)力區(qū)。這一方面放大了沖擊載荷產(chǎn)生局部剪應(yīng)力變形的能力，同時(shí)也能夠比較容易地在試樣最大的剪應(yīng)力區(qū)域中捕捉到絕熱剪切帶。采用分離式Hopkinson壓桿在高溫150℃條件下對(duì)試樣進(jìn)行壓縮。將實(shí)驗(yàn)后的試樣沿軸線切開，經(jīng)過(guò)研磨、拋光和腐蝕后在光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡下觀察金相組織變化情況。對(duì)于產(chǎn)生絕熱剪切帶的試樣進(jìn)行顯微硬度測(cè)試。2結(jié)果與討論2.1帽狀試樣中絕熱剪切帶的顯微組織分析圖3為帽狀試樣在150℃條件下經(jīng)過(guò)沖擊后的金相照片。通過(guò)照片可以清晰看到，在沿著與沖擊方向成45°的切應(yīng)力方向上形成了明顯的變形帶，這與最大切應(yīng)力的方向一致，且在變形帶的兩側(cè)發(fā)現(xiàn)了大量幾乎平行分布的孿晶。由此可以推斷，在沖擊載荷的作用下，AZ31鎂合金發(fā)生了明顯的變形局部化現(xiàn)象。圖4a為絕熱剪切帶在放大200倍下的金相照片，圖4b和4c分別為圖4a和圖4b中方框內(nèi)放大500倍和1000倍的金相照片。通過(guò)在高倍顯微鏡下的觀察，可看到剪切帶內(nèi)晶粒度與周圍組織的晶粒度產(chǎn)生了鮮明的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)帶內(nèi)晶粒較帶外晶粒明顯細(xì)小，圖3在剪切區(qū)域發(fā)現(xiàn)的絕熱剪切帶Fig.3Adiabaticshearbanddiscoveredintheclippingregion圖4絕熱剪切帶在金相顯微鏡下的組織Fig.4Metallographicstructureofadiabaticshearband剪切帶內(nèi)產(chǎn)生了大量孿晶，剪切帶是由大量孿晶帶切割形成的細(xì)小晶粒。通過(guò)測(cè)量，剪切帶帶寬約為15μm，晶粒尺寸為1μm左右。在近年國(guó)內(nèi)外對(duì)絕熱剪切帶的研究中發(fā)現(xiàn)，材料的類型和組織雖然不同，實(shí)驗(yàn)條件亦不相同，但大多數(shù)的絕熱剪切帶中心的微觀組織基本都有相同的特點(diǎn)，即帶中心的微觀組織都非常細(xì)小，這種?

第5期毛萍莉等：AZ31鎂合金中絕熱剪切帶的組織演變規(guī)律·1183·碎化程度逐漸減校2.2絕熱剪切帶內(nèi)微孔洞的的觀察圖5a，5b所示為剪切帶內(nèi)微孔洞的金相照片。在應(yīng)變帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)條狀的孔洞，這些孔洞沿應(yīng)變帶分布，間隔不定。對(duì)于微孔洞的研究表明，在應(yīng)變率和溫度的相互作用下，絕熱剪切帶形成于材料中的薄弱環(huán)節(jié),材料的失效優(yōu)先在絕熱剪切帶內(nèi)部產(chǎn)生。因此，觀察發(fā)現(xiàn)微孔洞主要產(chǎn)生于剪切帶中心部位，可以說(shuō)明材料的失效與微孔洞的存在有直接聯(lián)系。圖5c，5d，5e，5f所示為圖5a和5b剪切帶內(nèi)微孔洞的320倍，1700倍和5000倍的掃描電鏡照片。通過(guò)對(duì)照片的分析，可以得到，裂紋在絕熱剪切帶內(nèi)萌生，在應(yīng)變率不斷升高時(shí)，裂紋隨之長(zhǎng)大，直到貫穿整個(gè)剪切帶。絕熱剪切帶作為高應(yīng)變率下的一種破壞形式，在汽車防撞性研究中有著重要的作用。在高速?zèng)_擊載荷作用下材料的的損傷有微孔洞，微裂紋和絕熱剪切帶幾種形態(tài)。在圖5c中可以清晰看到，在絕熱剪切帶內(nèi)存在微孔洞。一般來(lái)說(shuō)，微孔洞都是在材料結(jié)構(gòu)不均勻處產(chǎn)生的。在高速?zèng)_擊載荷的作用下，帽狀試樣在剪切區(qū)產(chǎn)生絕熱剪切帶之后，在切應(yīng)力的分方向上的變形局部化會(huì)導(dǎo)致變形帶內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變集中。當(dāng)應(yīng)力和溫度達(dá)到一定程度后，合金強(qiáng)度降低，周圍材料不均勻及不協(xié)調(diào)的變形導(dǎo)致了微孔洞和微裂紋的產(chǎn)生。如圖5e中所示，裂紋的拓展方向與周圍的孿晶界近似垂直時(shí)，剪切帶內(nèi)的裂紋穿過(guò)晶粒并終止于晶界處。這說(shuō)明孿晶形成于裂紋產(chǎn)生之前，這種孿晶界具有止裂作用，因?yàn)楫?dāng)裂紋在擴(kuò)展過(guò)程中遭遇到它們時(shí)要消耗額外的能量來(lái)穿過(guò)孿晶界或使其彎曲，而無(wú)力繼續(xù)擴(kuò)展。而裂紋經(jīng)過(guò)平行于裂紋擴(kuò)展方向的孿晶時(shí)，只需要較小的能量就可繼續(xù)擴(kuò)展，這樣的孿晶可能成為裂紋擴(kuò)展的通道。隨著沖擊載荷的不斷增

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 譚成文,王富恥,李樹奎;絕熱剪切變形局部化研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J];兵器材料科學(xué)與工程;2003年05期

2 吳秀玲;譚成文;;沖擊載荷作用下AZ31鎂合金中的變形局域化[J];稀有金屬材料與工程;2008年06期

3 紀(jì)偉;范亞夫;陳捷;喬光利;;Mg-Gd-Y系合金中絕熱剪切帶的特征[J];稀有金屬材料與工程;2009年04期

4 劉正;史文方;李繼卿;毛萍莉;;鎂、鋁合金及塑料輕量化競(jìng)爭(zhēng)與挑戰(zhàn)[J];中國(guó)金屬通報(bào);2009年39期

5 楊揚(yáng),程信林;絕熱剪切的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2002年03期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蘇鐵健,王超,李樹奎,王富恥;鋼的強(qiáng)導(dǎo)比與絕熱剪切敏感性關(guān)系的研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;2005年02期

2 常志宇;宋順成;;鎢合金材料絕熱剪切帶的有限元分析[J];兵器材料科學(xué)與工程;2005年06期

3 王勇;董恩龍;張起生;蘇春霞;;中碳Ni-Cr-Mo鋼中絕熱剪切帶的形成及其特征[J];兵器材料科學(xué)與工程;2010年03期

4 林藝生;傅學(xué)金;楊月誠(chéng);;30CrMnSiA絕熱剪切帶顯微觀察與分析[J];兵器材料科學(xué)與工程;2010年06期

5 蘇鐵健,王富恥,李樹奎,王魯;合金鋼的熱導(dǎo)率計(jì)算[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2005年01期

6 程煥武;李樹奎;滕軍;楊道明;李曉曼;楊杰;;空冷貝氏體鋼破片中絕熱剪切帶的微觀形貌特征[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2008年02期

7 李忠盛;吳護(hù)林;陳韻如;易同斌;李立;潘復(fù)生;;內(nèi)爆炸載荷作用下7A55鋁合金的動(dòng)態(tài)性能及斷裂行為[J];爆炸與沖擊;2012年02期

8 范亞夫;紀(jì)偉;陳捷;喬光利;;擠壓態(tài)Mg-Gd-Y系合金中的絕熱剪切帶[J];材料導(dǎo)報(bào);2008年07期

9 毛萍莉;劉正;王長(zhǎng)義;王峰;;鎂合金高速?zèng)_擊載荷下的變形行為研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2012年07期

10 蘇鐵健,高書娟,李樹奎,王富恥,張朝暉;幾種不同硬度和熱導(dǎo)率的鋼中的絕熱剪切帶特征[J];材料工程;2004年07期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 張磊;胡時(shí)勝;吳家俊;;α-鈦合金TA6的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和剪切現(xiàn)象分析[A];第三屆全國(guó)爆炸力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

2 尤振平;葉文君;惠松驍;于洋;王希哲;張翥;;TB10鈦合金的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及絕熱剪切分析[A];中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)第十二屆材料科學(xué)與合金加工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉睿;鈦合金動(dòng)態(tài)斷裂韌性測(cè)試方法及斷裂行為的研究[D];北京有色金屬研究總院;2010年

2 尤振平;鈦合金的顯微組織與動(dòng)態(tài)性能的關(guān)系研究[D];北京有色金屬研究總院;2011年

3 魯世紅;高速切削鋸齒形切屑的實(shí)驗(yàn)研究與本構(gòu)建模[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 鄒東利;固溶態(tài)AM60B鎂合金高速撞擊變形及損傷行為[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 薛松;TA15鈦合金大型航空結(jié)構(gòu)件成形特性與工藝研究[D];重慶大學(xué);2011年

6 董顯娟;片狀組織TA15鈦合金α+β相區(qū)塑性變形特性及等軸化行為研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

7 樊玉杰;激光微噴丸強(qiáng)化的壓力模型及沖擊效應(yīng)研究[D];江蘇大學(xué);2011年

8 劉會(huì)霞;激光驅(qū)動(dòng)飛片加載金屬箔板間接沖擊微成形研究[D];江蘇大學(xué);2011年

9 侯清宇;Mg-Gd-Y合金的塑性變形特征研究[D];南京理工大學(xué);2012年

10 段春爭(zhēng);正交切削高強(qiáng)度鋼絕熱剪切行為的微觀機(jī)理研究[D];大連理工大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 鄭海光;7075鋁合金和Ti-1300鈦合金中的絕熱剪切帶自組織行為研究[D];中南大學(xué);2011年

2 姜峰;兩種鈦合金絕熱剪切區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)分布及微觀結(jié)構(gòu)演化研究[D];中南大學(xué);2011年

3 李曉明;7075鋁合金和Ti-1300鈦合金絕熱剪切損傷斷裂機(jī)制[D];中南大學(xué);2010年

4 左波;鉭及鉭鎢合金冷軋變形組織及織構(gòu)研究[D];中南大學(xué);2011年

5 朱宇宏;軋制及退火后Mg-3Li-1RE合金的組織及性能研究[D];沈陽(yáng)航空航天大學(xué);2011年

6 程信林;Ti-6Al-4V絕熱剪切形變中熱/力學(xué)參量的數(shù)值模擬及其剪切帶內(nèi)微觀組織演化機(jī)制的探討[D];中南大學(xué);2004年

7 安宇龍;T2/QBe_2爆炸復(fù)合界面結(jié)合層內(nèi)形變特征的研究[D];中南大學(xué);2004年

8 熊俊;爆炸復(fù)合界面內(nèi)非（納米）晶及ASB內(nèi)組織形成機(jī)制[D];中南大學(xué);2004年

9 朱向群;高應(yīng)變率下材料亞結(jié)構(gòu)特征及其變化規(guī)律的研究[D];江蘇大學(xué);2005年

10 常志宇;鎢合金基體材料動(dòng)態(tài)性能及絕熱剪切局部化分析[D];西南交通大學(xué);2005年

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 徐天平 ,王禮立 ,盧維嫻;高應(yīng)變率下鈦合金Ti-6Al-4V的熱-粘塑性特性和絕熱剪切變形[J];爆炸與沖擊;1987年01期

2 包合勝 ,王禮立 ,盧維嫻;鈦合金在低溫下的高速變形特性和絕熱剪切[J];爆炸與沖擊;1989年02期

3 譚成文,王富恥,李樹奎,王魯;內(nèi)爆炸加載條件下圓筒的膨脹、破裂規(guī)律研究[J];爆炸與沖擊;2003年04期

4 楊揚(yáng)，張新明，李正華，李青云;α－Ti－低碳鋼爆炸復(fù)合結(jié)合層的組織[J];材料研究學(xué)報(bào);1995年02期

5 楊揚(yáng)，張新明，李正華，李青云;高應(yīng)變率下α—Ti的一種特殊超塑變形行為[J];材料研究學(xué)報(bào);1995年04期

6 才鴻年;譚成文;王富恥;陳志勇;;裝甲用鎂合金抗彈性能表征體系探討[J];中國(guó)工程科學(xué);2006年02期

7 楊卓越，趙家萍;金屬材料中絕熱剪切帶微觀結(jié)構(gòu)綜述[J];華北工學(xué)院學(xué)報(bào);1995年04期

8 魏志剛,李永池,李劍榮,胡時(shí)勝;沖擊載荷作用下鎢合金材料絕熱剪切帶形成機(jī)理[J];金屬學(xué)報(bào);2000年12期

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王兆松;李劍鋒;張禮平;夏元化;董闖;李國(guó)卿;;AZ31鎂合金表面復(fù)合鍍膜工藝研究[J];真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào);2008年S1期

2 王芬;;AZ31鎂合金表面親水薄膜的制備與腐蝕性能研究[J];熱加工工藝;2013年14期

3 張華,林三寶,吳林,馮吉才,寧金星;AZ31鎂合金攪拌摩擦焊接頭斷裂機(jī)制[J];材料工程;2005年01期

4 管仁國(guó);趙占勇;陳禮清;王付興;;AZ31鎂合金型材連續(xù)流變擠壓成形過(guò)程的數(shù)值模擬[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2010年05期

5 張華,林三寶,吳林,馮吉才;AZ31鎂合金攪拌摩擦焊接頭焊核區(qū)域成型過(guò)程及影響因素[J];航空材料學(xué)報(bào);2004年02期

6 柏立敬;張治民;戚元霞;;AZ31變形鎂合金及其擠壓工藝的研究現(xiàn)狀[J];有色金屬加工;2007年05期

7 孫建春;蘭偉;張丁非;陳登明;;AZ31鎂合金環(huán)境友好陽(yáng)極氧化處理研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2011年02期

8 劉筱;李落星;何鳳億;周佳;朱必武;張立強(qiáng);;采用元胞自動(dòng)機(jī)結(jié)合Laasraoui-Jonas位錯(cuò)密度模型模擬AZ31鎂合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年09期

9 王智文;李德富;馬志新;張治民;;AZ31鎂合金變形與強(qiáng)韌化研究[J];熱加工工藝;2006年06期

10 胡基貴;李落星;莫建虎;李光耀;鐘志華;;AZ31鎂合金熱擠壓變形過(guò)程溫度變化與控制[J];礦冶工程;2007年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王兆松;李劍鋒;張禮;董闖;李國(guó)卿;;AZ31鎂合金表面復(fù)合鍍膜工藝研究[A];TFC'07全國(guó)薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2007年

2 陳君;宋影偉;單大勇;韓恩厚;;AZ31鎂合金表面原位生長(zhǎng)水滑石膜的腐蝕行為研究[A];中國(guó)腐蝕電化學(xué)及測(cè)試方法專業(yè)委員會(huì)2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

3 李凌杰;雷驚雷;張勝濤;田鈺靖;朱偉;;AZ31鎂合金鈰轉(zhuǎn)化膜的形貌、結(jié)構(gòu)、組成及性能[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（下集）[C];2005年

4 崔中雨;肖葵;董超芳;丁源;李曉剛;;AZ31鎂合金在西沙海洋大氣環(huán)境下形成的銹層及其保護(hù)性研究[A];中國(guó)腐蝕電化學(xué)及測(cè)試方法專業(yè)委員會(huì)2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

5 殷珊;孫揚(yáng)善;薛烽;強(qiáng)立峰;;AZ31鎂合金電鍍鎳工藝研究[A];2009年全國(guó)電子電鍍及表面處理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

6 方靜;蔣斌;;AZ31鎂合金鑄錠加熱過(guò)程中的溫度場(chǎng)模擬[A];2007高技術(shù)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)暨《材料導(dǎo)報(bào)》編委會(huì)年會(huì)論文集[C];2007年

7 邸洪雙;李永林;寧忠良;劉相華;王國(guó)棟;;雙輥鑄軋法動(dòng)態(tài)亞快速凝固制備AZ31鎂合金薄帶[A];2004年中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2004年

8 劉宇;劉天模;肖盼;;AZ31鎂合金冷壓縮變形再結(jié)晶的研究[A];2007高技術(shù)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會(huì)暨《材料導(dǎo)報(bào)》編委會(huì)年會(huì)論文集[C];2007年

9 葉新羽;蔡舒;竇瑛;黃凱;任萌果;王雪欣;;AZ31鎂合金表面玻璃陶瓷涂層的親水性和生物相容性[A];第十七屆全國(guó)高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2012年

10 劉會(huì)云;孫明仁;唐光澤;馬欣新;;AZ31鎂合金植酸轉(zhuǎn)化膜結(jié)構(gòu)與耐蝕性能研究[A];高性能防腐蝕涂裝及表面保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展——第16屆全國(guó)表面保護(hù)技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前7條

1 武艷軍;AZ31鎂合金疲勞行為研究[D];南京理工大學(xué);2012年

2 李文平;稀土、鍶對(duì)AZ31鎂合金軋制性能的影響[D];吉林大學(xué);2009年

3 趙惠;AZ31鎂合金表面新型復(fù)合化學(xué)鍍工藝的研究[D];東北大學(xué);2008年

4 李興成;激光沖擊強(qiáng)化AZ31鎂合金的腐蝕性能研究[D];江蘇大學(xué);2014年

5 李海偉;雷帕霉素涂層AZ31鎂合金支架在兔腹主動(dòng)脈的初步應(yīng)用研究[D];中國(guó)醫(yī)科大學(xué);2010年

6 周國(guó)華;碳納米管/AZ31鎂基復(fù)合材料的制備與等徑角擠壓研究[D];南昌大學(xué);2010年

7 晁紅潁;AZ31鎂合金絲材冷拉拔變形與再結(jié)晶研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 鄧希光;AZ31鎂合金在模擬人體環(huán)境中的腐蝕行為研究[D];大連理工大學(xué);2009年

2 王猛;蛋白質(zhì)作用下醫(yī)用AZ31鎂合金腐蝕過(guò)程的電化學(xué)研究[D];重慶理工大學(xué);2012年

3 晁紅潁;AZ31鎂合金超細(xì)絲的冷拉拔及退火工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

4 李朋;鋁離子注入AZ31鎂合金的腐蝕磨損研究[D];大連理工大學(xué);2006年

5 劉歡;AZ31鎂合金表面水熱合成羥基磷灰石膜層的研究[D];太原理工大學(xué);2013年

6 袁兵;表面處理AZ31鎂合金與45鋼連接腐蝕的研究[D];西安理工大學(xué);2006年

7 劉宇;AZ31鎂合金變通道角擠壓變形時(shí)組織性能與工藝的研究[D];重慶大學(xué);2008年

8 王智文;AZ31鎂合金變形細(xì)晶再變形強(qiáng)化研究[D];中北大學(xué);2005年

9 徐西亮;AZ31鎂合金在鋁鋅合金中鑄熔表面合金化的研究[D];吉林大學(xué);2012年

10 李琳俊楠;AZ31鎂合金型材振動(dòng)特性及數(shù)值模擬研究[D];重慶大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2801747