AZ31镁合金塑性变形不均匀性与变形机制的研究

AZ31B镁合金动态力学行为的研究镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、良好的铸造性能、较强的电磁屏蔽能力以及易于再生利用等一系列独特的优点,被誉为“21世纪最具发展潜力和前途的材料”。

其结构件在汽车、飞机、计算机、通讯等领域获得了日益广泛的应用。

由于具有良好的延展率和较高的强度等优点,AZ31B变形镁合金是目前应用最广泛的挤压变形镁合金。

在镁合金的应用中,冲击与循环等动态载荷的作用不可避免,因此对变形镁合金的动态力学行为与组织结构之间关系的研究,对变形镁合金结构件的安全设计及合理使用具有重要的指导意义。

本文主要针对AZ31B变形镁合金挤压棒材的动态拉伸、快速冲击和低周疲劳行为进行了研究,探讨了不同载荷条件下的塑性变形机制以及织构对变形机制和动态力学行为的影响。

研究结果表明,具有{0001}//ED织构的样品(轴向样品)在普通拉伸条件下,其真应力-真应变曲线呈现下凹形,而具有拉伸轴沿<0001>-<11-20>和<0001>-<10-10>织构分布的样品(径向样品),其真应力-真应变曲线为直线形；而在动态拉伸条件下,大量{10-12}拉伸孪生的开动导致了真应力-真应变曲线中平台的出现,并且随着孪生数量的增加平台宽度也增大,轴向样品曲线平台出现在屈服前,而径向样品曲线平台出现在屈服后。

由于{10-12}拉伸孪生、{10-11}压缩孪生、基面滑移、柱面滑移、锥面滑移的CRSS的不同,导致其参与变形的程度和所起作用的不同,Schmid因子对各种变形机制启动起重要作用,这是具有不同织构样品在动态拉伸过程中产生不同力学行为的主要原因；在超快速拉伸条件下,轴向样品的屈服强度、断裂强度、总应变量均随着应变速率的增加而增加。

应变速率越大,样品发生脆性断裂的倾向性也越大。

在快速冲击载荷下,轴向样品和径向样品的屈服强度、断裂强度、总应变量均随着应变率的增加而增加,并且对应{10-12}拉伸孪生的数量也增加。

AZ31镁合金的变形织构和协调变形机理一、AZ31镁合金的变形织构AZ31镁合金是一种高性能的镁合金，具有良好的可塑性和延展性，可以用于制作各种结构件。

它的变形织构是由许多主要和次要的变形织构组成的，它们经过变形后可以形成复杂的织构。

1. 主要变形织构AZ31镁合金的主要变形织构主要包括晶粒变形、滑移变形和脱钙变形。

晶粒变形是由晶界移动而形成的，晶界可以在组织中移动，形成新的晶界，从而形成新的织构。

滑移变形是由晶粒内部滑移而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。

脱钙变形是由钙原子从晶粒中沉积而形成的，它可以形成新的织构。

2. 次要变形织构AZ31镁合金的次要变形织构主要包括滑移变形、拉伸变形、压缩变形和拉伸变形。

滑移变形是由晶粒内部滑移而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。

拉伸变形是由晶粒外部的力作用而形成的，它可以在晶粒外部形成新的织构。

压缩变形是由晶粒内部的压力作用而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。

拉伸变形是由晶粒内部的拉伸力作用而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。

二、AZ31镁合金的协调变形机理AZ31镁合金的协调变形机理是由多种变形机理协同作用而形成的，它们可以有效地改善AZ31镁合金的力学性能。

1. 晶粒变形机理晶粒变形机理是由晶界移动而形成的，晶界可以在组织中移动，形成新的晶界，从而形成新的织构。

晶粒变形机理可以有效地增强AZ31镁合金的变形织构，从而提高材料的强度和延展性。

2. 滑移变形机理滑移变形机理是由晶粒内部滑移而形成的，它可以在晶粒内部形成新的织构。

滑移变形机理可以改善AZ31镁合金的变形性能，增加材料的可塑性和延展性。

3. 脱钙变形机理脱钙变形机理是由钙原子从晶粒中沉积而形成的，它可以形成新的织构。

脱钙变形机理可以改善AZ31镁合金的变形性能，增加材料的可塑性和延展性。

三、结论AZ31镁合金的变形织构由主要变形织构和次要变形织构组成，它们经过变形后可以形成复杂的织构。

镁合金板材超塑性成形性能及变形失稳文章研究了轧制AZ31B镁合金板材的超塑性与变形失稳，对镁合金板材进行了超塑性拉伸试验和超塑性凸模胀形试验。

通过对AZ31B镁合金进行超塑性单向拉伸（初始应变比？籽00）实验，研究其在不同加载途径下变形过程中板平面内的两主应变（？着1，？着2）的分布和最小截面处的应变路径变化。

结果表明：在一定变形速度与温度下，工业态AZ31B镁合金板材具有优良的超塑性；在变形温度为573K中温条件下的超塑性成形性合乎成形零件的基本要求。

标签：AZ31B镁合金；超塑性；成形性能；变形失稳Abstract：The superplasticity and deformation instability of rolled AZ31B magnesium alloy sheet were studied in this paper. The superplastic tensile test and the bulging test of superplastic convex die were carried out on the magnesium alloy sheet. The superplastic uniaxial tensile test （initial strain ratio ρ00）were carried out on AZ31B magnesium alloy. The distribution of two principal strains （？著1，？着2）and the variation of strain path at the minimum cross section in the plate plane during different loading paths are studied. The results show that the industrial AZ31B magnesium alloy sheet has excellent superplasticity at a certain deformation rate and temperature，and the superplastic formability at a deformation temperature of 573K meets the basic requirements of forming parts.Keywords：AZ31B magnesium alloy；superplasticity；formability；deformation instability目前，工业中的铝、钛等合金零件的生产多使用超塑性成形工艺，而超塑性成形工艺较少用于镁合金零件的生产过程。

错距旋压AZ31镁合金的组织演变机制及力学性能研究镁合金作为21世纪的“绿色”工程材料,具有密度低、比强度和比刚度高、易加工等诸多优点,被广泛应用于航天航空、汽车工业以及国防工业等众多领域。

然而镁合金室温下具有较少的独立滑移系和较差的塑性变形能力,这成为镁合金塑性加工变形过程中的一大难点。

本文提出可以产生连续局部塑性变形的错距旋压技术对AZ31镁合金进行塑性加工。

本文采用ABAQUS有限元分析软件模拟AZ31镁合金的旋压过程,研究旋压过程中主要参数对镁合金筒形件成型质量的影响;采用金相显微镜对不同旋压道次下镁合金的显微组织进行观察与分析,并结合电子背散射衍射技术（EBSD）及透射电子显微镜（TEM）探究错距旋压AZ31镁合金的晶粒细化机制;通过拉伸试验对不同旋压道次下镁合金的力学性能进行测试分析,并利用纳米压痕仪对镁合金的微区力学性能进行分析,探讨抗拉强度与微纳硬度之间的关系;通过电化学试验测试旋压镁合金的耐腐蚀性能,并分析晶粒度对镁合金耐腐蚀性的影响。

根据有限元模拟结果可知AZ31镁合金旋压的最佳工艺区间为:在旋压温度为375℃左右,芯轴转速为250 r/min,旋轮进给率为1.2 mm/r的条件下对镁合金进行多道次旋压,其具有良好的成型性。

本文结合模拟得出的最佳工艺,最终成功制备出AZ31镁合金筒形件,其壁厚由6 mm减薄为0.7mm,整体减薄率达88.3%。

采用金相显微镜对旋压AZ31镁合金的显微组织进行观察与分析,结果表明:随着旋压道次的增加,镁合金的晶粒更细小,晶粒度由625μm变为6.38μm。

采用EBSD及TEM对旋压镁合金的晶粒细化机制进行探究。

在旋压第一、二道次过程中,晶粒细化的主要机制是由于受到较大的旋压力致使位错密度急剧增加,经多边化后发生动态再结晶;在第三道次过程中,由于第二道次旋压后的晶粒细小,在受到旋轮力时容易以动态回复的方式来释放应力,因此形成大量亚晶结构以细化镁合金的晶粒。

AZ31镁合金板材低温塑性变形行为及机制研究随着能源和环境问题的日益凸显,寻求轻质结构材料的需求在交通运输、航空航天领域日趋增加,镁合金作为最轻的金属结构材料因优异的机械性能和理化特性、良好的环境相容性和技术经济效能而具有独特优势。

近年来,学界和业界为突破密排六方结构(HCP)镁合金室温塑性低、二次加工难的困扰,进行了持续努力并使高性能变形镁合金的供给成为现实。

作为扩展镁合金在低温极端环境下应用的工作基础,本文选择AZ31镁合金板材为对象,综合运用试验研究、理论分析和数值模拟手段,重点考察AZ31镁合金板材在室温至液氮温度范围内的塑形变形特性及微观机理,揭示晶粒尺寸、初始取向和预变形对AZ31镁合金板材低温塑性变形行为及机制的影响规律,深化对镁合金低温力学行为及塑性变形机理的认识,为其在低温结构上的可靠应用提供依据。

系列单轴拉伸试验研究结果表明,AZ31镁合金板材在室温(300K)至液氮(77K)温度范围内仍呈现典型的塑性变形特征。

随着拉伸温度的降低,AZ31镁合金板材的屈服强度和抗拉强度明显增加而延伸率降低,屈服强度由室温下155 MPa的增加到77 K时的252 MPa,抗拉强度由室温下的253 MPa增加到77 K的364 MPa,而延伸率则由室温的25%下降到77 K时的5%。

研究发现,在拉伸应变速率为10-2/s至10-4/s的范围内,AZ31镁合金板材应变速率敏感系数随着拉伸温度的降低而上升,呈现温度相关性。

AZ31镁合金板材在低温下表现出典型的密排六方金属材料加工硬化行为特征,但与室温和高温仍有所区别,低温下AZ31镁合金板材的加工硬化率随着拉伸变形温度的降低而上升。

基于对变形激活能和位错运动激活体积的深入分析,研究发现,随着拉伸温度的下降,AZ31镁合金板材的变形激活能和位错运动激活体积分别从室温的110k J/mol和176b3下降至77 K的20 k J/mol和20b3,其微观塑性变形机理由173K至室温的位错热激活主导的一次性越过局部障碍机制,转变为173 K温度至77K范围的由多次形成扭折越过障碍的机制;随着拉伸温度的下降,变形模式由室温下a系滑移和形变孪生主导的变形模式转变为由a系滑移为主、应力集中处非基面滑移为辅的变形模式。

AZ31变形镁合金挤压成形工艺研究摘要：选择AZ31 变形镁合金，设计了实心棒材、矩形和圆形截面薄壁空心型材试样，对坯料加热、模具预热、润滑剂、挤压比、挤压速度及挤压力等工艺问题与工艺参数，进行了系统的试验研究，总结了成形规律和确定工艺参数的方法，对生产应用将起到重要的参考作用。

关键词：AZ31 镁合金挤压成形工艺研究目前，国内的变形镁合金有MB1、MB2(Az31)、MB3、MB5、MB6、MB7、MB8、MB11、MB14和MB15 等。

变形镁合金的塑性变形，主要有模锻、挤压、轧制等方法，其中，挤压是最基本的方法，它不仅是获得作为进一步加工零件的棒材的方法，也是将棒材成形为零件和复杂型材的方法。

作者选择AZ31 变形镁合金为原材料，设计了实心棒材、矩形和圆形截面薄壁空心型材试样，对挤压过程及工艺参数进行了系统试验研究。

研究内容及结果论述如下。

1. 挤压前坯料的加热1.1 加热温度镁具有密排六方晶格，室温下只有基面{0 0 0 1}产生滑移，因此镁及镁合金在常温下进行塑性成形很难；加热至200℃以上时，第一类角锥面{1 0 1 1}产生滑移，塑性得到较大的提高；225℃以上时第二类角锥面{1 0 1 2}也可能产生滑移，塑性进一步提高。

因此镁合金宜在200℃以上成形。

镁合金状态图是确定镁合金挤压温度的首要依据。

从镁合金状态图中可以得到某种镁合金的熔化温度和合金中有第二相析出时温度。

于是可以得到挤压温度范围在这两个温度范围内，但这只是一个粗略的温度范围。

为了比较准确的确定该种镁合金的挤压温度范围，需要对这种镁合金的塑性图和变形抗力图以及再结晶图加以分析研究。

从镁合金的塑性图可以得到在某个温度范围内其塑性最高。

于是坯料的加热温度范围可以选择在这个温度范围之内。

Mg-Al-Zn 合金状态图是确定镁合金挤压温度的首要依据。

AZ31 的熔化温度是603℃。

2、从230℃开始，合金中有第二相析出。

因此，AZ31 的挤压温度范围一定在230～603℃范围内。

AZ31镁合金的压缩变形及再结晶行为研究的开题报告一、研究背景及意义随着科技发展和工业化进程的加速，轻量化材料的需求越来越大。

镁合金是一种以镁为主要成分的金属材料，具有轻质、高强度和良好的加工性能等优点，被广泛应用于航空、汽车、电子等领域。

AZ31是一种常见的镁合金，由于其成本低、加工性好等特点，受到广泛关注。

然而，AZ31镁合金的塑性变形机制和再结晶行为仍存在很多不明确的问题，这限制了其在高强度、高可靠性应用领域的推广和应用。

因此，研究AZ31镁合金的压缩变形及再结晶行为，有助于深入了解其本质特性，提高其应用性能。

二、研究内容及方法本研究拟从以下两个方面进行探讨：1. AZ31镁合金的压缩变形行为研究。

压缩变形是制备镁合金板材的主要加工方法之一。

本文将采用电子万能试验机对AZ31镁合金样品进行压缩试验，探讨其在不同的压力条件下的力学行为和变形机制，并通过显微组织观察和SEM等表征手段研究材料的断口结构和变形机制。

2. AZ31镁合金的再结晶行为研究。

压缩变形会对材料的组织结构产生影响，从而影响材料的性能。

再结晶是一种重要的材料组织演化过程，可改善材料的机械性能和加工性能，因此也受到广泛关注。

本文将探讨AZ31镁合金在不同条件下的再结晶行为，如退火温度、保温时间等因素对再结晶的影响，并通过XRD和EBSD等手段研究其晶界特征和晶粒长大行为。

三、预期结果通过本研究，预期可以得到以下结论：1. 探究AZ31镁合金压缩变形的变形机制和力学行为。

2. 探究不同条件下AZ31镁合金的再结晶行为，了解材料的组织演变机制。

3. 探究AZ31镁合金的组织性能与力学性能之间的关系，寻找提高材料性能的方法。

四、研究进度安排1. 确定研究方案，设计实验方案，制备试样。

（1-2个月）2. 进行试验，通过显微组织观察和SEM等表征手段分析压缩变形后的材料结构。

（3-4个月）3. 进行退火实验，观察AZ31镁合金的再结晶行为，并通过XRD和EBSD等手段研究其晶界特征和晶粒长大行为。