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镁合金塑性变形中孪生行为的研究镁及其合金是所有金属工程材料中密度最小的,表现出良好的铸造成型、切削以及焊接性能,在汽车、航空、交通、通信以及日常生活中有很大的应用潜力,因此得到广泛关注。
轧制态AZ31板材具有强烈的基面织构,导致其力学行为的各向异性,塑性变形能力差,所以加工成型能力较差,严重限制了镁合金板材的大规模应用。
本文对具有初始轧制织构的AZ31镁合金进行了连续压缩实验,并借助光学显微镜、X射线衍射和背散射电子衍射等分析技术,探索镁合金形变过程中的拉伸孪生行为以及孪生对镁合金性能的影响。
研究结果表明:(1)镁合金变形过程孪生的启动与其晶界取向有关,初始晶界取向差较小,孪生越容易形核;单向加载情况下,初始材料受力情况简单,孪晶变体的激活遵循施密特一般规律,即拥有较高施密特因子的孪生变体优先启动。
(2)沿初始轧制态试样RD方向连续压缩时,孪晶晶界数目与孪晶体积分数呈现不同的变化趋势:当应变量小于2%时,应变增加孪晶界数量会迅速增加;当应变量继续增加至6%的过程中,孪晶界数量基本保持不变;继续变形孪晶界数目会随着孪晶吞并基体晶粒而迅速减少;而在整个变形过程中,孪晶体积分数呈现一直上升的趋势直至孪生完全,这主要是因为孪晶会以孪晶界迁移的方式生长,当同种孪生变体的相互合并或者孪晶完全吞并基体晶粒时,孪晶界会随之消失而孪晶体积分数会达到极值。
(3)在初始变形下,基体晶粒内部会优先启动施密特因子较大的拉伸孪生变体,随着应变的增加,其他低施密特因子变体也会被激活来协调均匀塑性变形;而在产生孪晶的晶粒中,孪生变体一般都具有较大的施密特因子。
在整个变形过程中,虽然少数晶粒的拉伸孪生变体具有较高的施密特因子,但是由于其拉伸孪生变体所需周围相邻晶粒提供较大的协调应变张量而无法被激活;而部分晶粒虽然取向偏离初始织构方向,但是它们产生相应的拉伸孪生变体所需相邻晶粒提供的协调应变远小于上述晶粒,故综合考虑局部变形协调因素后,这些晶粒中的变体会被激活来协调均匀塑性变形。
az31镁合金室温异步轧制的织构演变近年来，AZ31镁合金室温异步轧制已经成为一种提高镁合金性能的重要技术。
为了深入了解不同参数下AZ31镁合金室温异步轧制的织构演变，一组实验被设计用来研究镁合金轧制温度、转矩以及轧制速度等参数对织构演变的影响。
实验结果表明，当AZ31镁合金室温异步轧制温度介于300℃～350℃之间，轧制速度介于10 m/min～20 m/min之间时，其织构演变效果得到了最大化。
此外，当不同转矩下轧制速度相同时，AZ31镁合金室温异步轧制的织构演变以及得到的最终产品性能在转矩增加时也发生了一定的变化，其中转矩越高，织构演变的效果更为明显，最终产品的性能也更优越。
此外，还有一些其他因素会对AZ31镁合金室温异步轧制的织构演变产生影响，如滚轮的硬度，轧制工具的摩擦载荷，轧制表面的摩擦模量等，这些因素都会影响AZ31镁合金室温异步轧制的织构演变，如果这些因素得到充分考虑，就可以将AZ31镁合金室温异步轧制的织构演变效果提升到一个新的水平。
AZ31镁合金室温异步轧制的织构演变技术在近年来得到了广泛的应用，它不仅具有增加镁合金材料的抗腐蚀能力和增强强度的优点，还可以减少材料的厚度，降低制件重量，同时还能改善制件的表面品质，让镁合金材料以全新的形式出现在世界各地。
因此，要想了解不同参数下AZ31镁合金室温异步轧制的织构演变，对轧制工艺参数进行准确的控制是十分关键的，这需要结合先进的实验方法和高性能的轧制设备，使之能够在控制轧制工艺参数的同时，达到理想的织构演变效果，从而提高AZ31镁合金室温异步轧制的织构演变的效率。
综上所述，AZ31镁合金室温异步轧制的织构演变是一种非常有效的轧制工艺，通过恰当控制工艺参数，可以达到理想的织构演变效果，提高镁合金材料的性能，增强其应用价值。
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镁合金轧制板材各向异性行为的晶体塑性研究杨冲;彭艳;杨硕;韩宇;石宝东【摘要】The deformation mechanism of Mg alloy at room temperature is described by the competition of dislocation slip and twin⁃ning.In order to analysis this deformation mechanism at meso⁃scale, combined effects with dislocation slip and twinning should be taken into account in crystal plasticity modeling. Therefore, based on crystal plasticity model combined with slip and twinning effects, a polycrystalline model was built based on Representative Volume Element ( RVE) method and simple tension along rolling direction ( RD) and transverse direction ( TD) of AZ31 rolling sheet was discussed.It is found that basal slip, prismatic and pyrami⁃dal slips are the main deformation mechanism along RD direction, while prismatic and pyramidal slips along TD direction.Different contribution of basal slip tothe deformation leads to the strong anisotropic behavior, lower yield strength along RD than that along TD direction.%室温下，镁合金的主要变形机制是滑移和孪生相互竞争。
AZ31镁合金的热变形行为及加工图
肖梅;周正;黄光杰;汪炳叔
【期刊名称】《机械工程材料》
【年(卷),期】2010(034)004
【摘要】用Gleeble-1500D型热模拟试验机对AZ31镁合金在变形温度为473～723 K,应变速率为0.001～1 s-1下的热变形行为进行了试验研究;用双曲正弦关系式描述了该合金在热变形过程中的稳态流变应力;根据合金动态模型,计算并分析了该合金的加工图.结果表明:利用加工图可确定出该合金热变形的流变失稳区,并且得到试验条件下热变形的最佳工艺参数,即变形温度为473～523 K,应变速率为0.01 s-1左右;当变形温度为623～673 K、应变速率为0.001～0.006 s-1时可进行超塑性加工;当变形温度高于673 K后可在较宽的应变速率范围进行热加工.
【总页数】4页(P18-21)
【作者】肖梅;周正;黄光杰;汪炳叔
【作者单位】重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400044;重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400044
【正文语种】中文
【中图分类】TG301
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变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能1变形镁合金AZ31是一种广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域的轻金属材料。
其具有轻质、高比强度、高耐腐蚀性等突出特点，逐渐成为各个领域中的热门材料。
然而，AZ31合金在加工过程中存在明显的异方性，其机械性能受到材料的组织结构影响较大。
因此，对于AZ31合金织构演变对力学性能的影响进行深入研究，有助于提高这种合金材料的使用性能。
AZ31合金的织构演变与力学性能1. AZ31合金的结构特点AZ31合金属于Mg-Al-Zn系列，由镁、铝、锌组成，其中镁含量最高，达到90%以上。
该合金的强度和塑性取决于其织构和显微结构。
AZ31合金虽然密度较低，但其非球形晶粒结构导致其劣异性强，机械性能较差。
而AZ31合金加工过程中的塑性变形，会导致晶体的取向趋向于某些方向，进而改变其结构和性能。
2. AZ31合金的织构演变材料的织构是指其晶体结构的方向取向分布情况。
AZ31合金材料经过加工后，其晶体取向会出现明显的变化。
织构演变主要表现为以下几个方面：(1) 轧制织构AZ31合金在轧制过程中，由于强制变形而出现滑移活动和晶胞旋转，引起晶体取向转移。
随着轧制次数的增加，合金的织构也发生了显著变化。
初始材料晶粒的织构为强烈的(0001)取向，随着轧制次数的增加，晶胞几乎沿着轧制方向旋转。
在轧制后5次，(0001)织构逐渐消失，取向随机化趋势增强。
(2) 拉伸织构AZ31合金在拉伸过程中，晶粒沿着应力方向伸展。
拉伸应变随机化使得AZ31合金中的(0001)取向被破坏，取向随机性增强。
此外，拉伸过程中晶粒的滑移和旋转也会影响其织构。
(3) 桶形拉伸织构桶形拉伸是一种在不一致模式下进行的拉伸，能够产生高度逆变形，有利于产生组织细化和显着的织构改善。
桶形拉伸后，(0001)取向分布更为均匀，且滞后角度明显减小。
3.织构演变对AZ31合金力学性能的影响材料的力学性能受到其组织结构的影响。
摘要镁合金由于其轻质的特点，被广泛应用于航空航天、电子产品、汽车等众多的行业。
为了进一步了解镁合金在高应变速率下的变形特点，丰富镁合金塑性成型理论体系。
本文采用分离式霍普金森压杆装置（Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB）对轧制态AZ31镁合金板材，沿着轧制方向分别进行一定程度的预拉伸和预压缩变形，然后在应变率为960 s-1~2400 s-1之间，对预变形后的试样在常温下进行动态压缩变形实验。
对预变形后沿着轧制方向进行动态压缩实验的AZ31镁合金在组织和力学性能方面的变化规律进行了统计分析。
分析过程中分别采用了X-射线进行AZ31轧制板材宏观织构观察，采用光学显微镜进行显微组织观察；采用扫描电子显微镜进行断口形貌的观察；通过Matlab软件和Origin绘图软件处理得到真实应力应变曲线，基于动态变形组织演变规律探讨了镁合金动态变形及失效机制。
实验结果表明：AZ31板材的宏观织构为典型的轧板织构，即绝大多数基面平行于轧制方向。
经过预拉伸变形后，材料的强度稍有提高。
进行预拉伸时，启动少量压缩孪晶，以非基面滑移为主，组织中的孪晶数量变化不明显；其后经过动态压缩变形，应力应变曲线显示试样的塑性无明显改善，强度稍有提高；试样承受载荷时，启动大量拉伸孪晶，组织中产生大量的孪晶，但随着应变率的增大，孪晶数量先增多后减少。
经过预压缩变形后，材料的强度大大降低。
进行预压缩时，启动拉伸孪晶，组织中的孪晶数量随着预变形量的增加先减少后增多；经过动态压缩变形后，塑性无改善，强度大大降低。
两种情况下的断口形貌都显示出舌状花样，有较多解理台阶，表现为解理断裂的模式。
对预压缩和预拉伸变形后的动态压缩实验进行本构方程的拟合，计算各种变形量下的应变率敏感系数C值，分析其变化规律，得出的结论与实际情况相符，即经过预变形后AZ31镁合金动态压缩应力-应变曲线表现为随着应变速率的增大强度逐渐提高，表现为应变率强化效应。
AZ31镁合金板室温弯曲压直过程中的组织及力学性能
田静;邓嘉飞;常原颖;梁伟
【期刊名称】《热加工工艺》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】研究AZ31镁合金板在室温弯曲压直过程中组织演变及其对力学性能的影响。
结果表明:室温弯曲压直工艺预制拉伸孪晶不仅有助于镁合金的塑性变形,对材料的强度的提升也有积极的影响。
室温弯曲压直后板材产生拉伸孪晶切割晶粒,导致晶粒细化和位错在晶界及孪晶密集处能量聚集造成位错强化,使镁合金板抗拉强度提升。
同时,预制拉伸孪晶弱化基面织构可激活更多种类的滑移系统,导致室温弯曲矫直后的板材断后伸长率增加。
【总页数】4页(P110-113)
【作者】田静;邓嘉飞;常原颖;梁伟
【作者单位】太原理工大学材料科学与工程学院;太原理工大学分析测试中心【正文语种】中文
【中图分类】TG339;TG335.11
【相关文献】
1.温热弯曲成形过程中AZ31镁合金型材的微观织构演变
2.异步轧制AZ31镁合金的微观组织与室温成形性能
3.镁合金开发应用及产业化——镁合金板AZ31弯曲性能实验研究
4.不同道次弯曲限宽矫直对AZ31镁合金薄板微观组织和成形性能的影响
5.不同模具角度下反复弯曲-压平变形工艺对AZ31镁合金板材显微组织演变和变形行为的影响
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２００４，Ｖ０１．３２，№１轻合金加工技术３ｌⅡｕｄａＨ【”通过室温下拉深试验，研究了厚度为使用圆角半径为１５ｎｍ的冲模在４５３Ｋ的温度下，以Ｏ．６ｕⅡｎ的Ｍｇ一８．５ｕ一１巯合金板的成形性能。
该５Ⅱｎ／嘶ｎ的速度进行拉深，可以得到２．２的极限拉合金板材具有优良的成形性能，在相对较低的应变深比；提高拉深速率，拉深温度必须相应提高。
在室速率下，伸长率达１００％，极限拉深比２．２。
温时，镁合金表现很高的各向异性；在高温时，各向ｓｈｙｏｎｇＬ￡ｅ‘８Ｊ和Ｄ０ｅｇｅＥ＿９＿研究了镁合金ＡＺ３ｌ和异性逐渐消失，成形性能提高。
ＡＺ６１板材在高温下的成形性能。
在高温下镁合金本文分别介绍Ａｚ３ｌＢ镁合金板材挤压工艺、管板材表现出非常优良的成形性能，在３７３—４７３Ｋ之材分流挤压工艺、镁合金薄板轧制工艺和薄板热机间对镁合金进行加热，可以显著提高镁合金的塑性；械冲压拉深性能方面的研究情况。
表１Ａｚ３ｌＢ连铸镁合金棒材中各元素的质量分数％２５—３５０２一ｌｏｏ６～ｌ４００４０１０ｏｏｌＯ００ｌ０∞５ｏ３０余量ｂ一异塑材图２ＡＺ３ｌＢ镁合金挤压材１ＡＺ３１Ｂ镁合金板材挤压工艺试验用材料为工业生产的连铸Ａ乃１Ｂ棒，合金中各元素的质量分数（％）如表１所示。
镁合金棒经４００℃２４ｈ高温均匀化退火处理。
其显微组织见图１。
在８ＭＮ卧式挤压机上挤压８３ｍｍ×６．０ｍｍ板材和异型材（如图２），无裂纹、无烧损等缺陷。
图３为ＡＺ３１Ｂ镁合金挤压板的组织，在高温挤压过程中发生不完全动态再结晶，晶粒细小，呈等轴晶。
图３Ａｚ３１Ｂ镁合金挤压板的组织２Ａｚ３ｌＢ镁合金管材分流挤压工艺为了开发生产Ａｚ３１Ｂ镁合金管材，利用现有生产铝合金型材的设备进行了大量的试验，确定了主要挤压参数：挤压筒温度２５０～３５０℃，镁棒温度３２０一３８０℃，模具预热温度３００一３８０℃，挤压速度在Ｏ．５～１．５∥面ｎ范围内。
图４ａ为ＡＺ３１Ｂ镁合金分流挤压管材样品。
AZ31镁合金的形变孪生行为及孪生机制{1012}孪生在镁合金的塑性变形中起着重要的作用，是导致镁合金低屈服、拉压屈服不对称以及各向异性等的主要原因。
要解决这些问题，研究基于孪生的材料强化机制是关键。
但是到目前为止，材料学中的强化机制几乎都是建立在阻碍位错运动的基础上的，基于孪生的强化机制还没有完善，主要原因在于对孪生的行为及机制还没有完全弄明白，因此对镁合金的形变孪生行为及其机理展开进一步的研究显得尤为必要。
本文从研究AZ31挤压镁合金在孪生变形过程中的组织与织构演变情况入手，揭示了挤压镁合金压缩孪生变形过程组织演变的本质，探讨了通过预变形引入片层状{1012}孪晶改善镁合金拉压不服不对称的可能性。
在此基础上，为了深入地研究镁合金中{1012}孪生的机制，本文从孪生过程原子运动的角度出发，建立了镁合金{1012}孪生原子群单元运动模型，揭示孪生过程原子运动的规律。
主要结论如下：①对挤压AZ31镁合金进行沿挤压方向（ED）的单向压缩变形，发现在光学显微组织分析中孪晶数量先是随着变形量的增大而增大，之后随着变形量的继续增大孪晶逐渐减少甚至消失。
从组织观察结果分析似乎这个过程产生了退孪生，但是织构演变分析表明这个过程并没有发生退孪生。
造成这一组织演变的实质是孪晶形核、长大与合并，导致在显微组织分析中呈现出类似于退孪生的现象。
②沿镁合金ED方向的预先压缩对随后垂直于ED方向压缩的力学性能有重要影响。
研究表明，ED方向上的预先压缩能够明显地提高垂直于ED方向压缩的屈服强度，这主要是因为ED方向上的预压缩导致合金晶粒取向发生转变，以致在随后垂直于ED压缩时变形机制由基面滑移容易启动转变到不容易启动，导致屈服强度比不存在预变形的试样高。
同时，由于不同施载模式下孪生变体启动的数量不一样，孪晶的形貌也不一样。
对于挤压镁合金，当沿ED方向压缩3%时从垂直于ED的横截面上观察，同一个晶粒内的孪晶几乎都是相互平行的。
挤压态az31镁合金热变形过程中的孪生和织构演变
挤压态AZ31镁合金的热变形过程中，孪生和织构演变是关键的微观结构演变过程之一。
在挤压过程中，镁合金会发生塑性变形，其中孪生是一个重要的形变机制。
孪生是指材料中某些晶体在应力作用下发生结构调整，形成具有特殊晶格取向关系的结构。
在挤压过程中，孪生主要发生在镁合金的基体晶粒之间。
孪晶的形成可以提高材料的强度和塑性，并且可以消散应力集中，提高材料的疲劳寿命。
此外，挤压过程中的织构演变也是影响材料性能的重要因素。
织构是指材料中晶粒取向的统计分布特征。
在挤压过程中，由于应变的非均匀性，材料中的晶粒取向会发生改变。
通常情况下，挤压过程中晶粒取向的变化趋势是晶粒取向的统计分布更加均匀，这可以改善材料的力学性能和热稳定性。
总的来说，在挤压态AZ31镁合金中，孪生和织构演变是相互关联的微观结构演变过程。
孪晶的形成可以通过调整晶粒取向来改善材料的力学性能，而织构演变则可以通过控制应变分布来调控材料的综合性能。
因此，理解和控制挤压态AZ31镁合金中的孪生和织构演变对于优化其性能具有重要意义。
AZ31镁合金ECAP挤压过程塑性变形与组织演变规律的研究的开题报告1. 研究背景和意义AZ31镁合金具有密度轻、比强度高的特点，是一种新型的轻量化材料，广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗等领域。
ECAP (Equal Channel Angular Pressing) 挤压是一种有效的获得超细晶粒材料的方法，可以显著提高材料的力学性能和耐磨性能。
因此，研究AZ31镁合金ECAP挤压的塑性变形与组织演变规律具有重要的理论和实际意义。
2. 研究目的本研究旨在通过AZ31镁合金ECAP挤压实验，探究其塑性变形与组织演变规律，并进一步分析其力学性能和耐磨性能的变化规律，为该材料的应用提供科学依据和理论支持。
3. 研究内容和方法本研究将采用AZ31镁合金为研究对象，通过ECAP挤压实验得到不同应变量下的材料超细晶粒组织，利用显微组织学、力学性能测试等方法，对其塑性变形与组织演变规律进行分析。
具体内容包括：（1）AZ31镁合金ECAP挤压实验的试件制备和实验过程设计；（2）不同应变量下材料组织结构的表征和分析；（3）力学性能和耐磨性能测试；（4）对比分析不同应变量下材料的组织演变和力学性能变化规律。
4. 研究预期结果本研究预计可以得到以下结果：（1）AZ31镁合金经过ECAP挤压后可以获得超细晶粒组织；（2）随着应变量的增加，材料的塑性变形能力逐渐提高，但同样会降低材料的强度和硬度；（3）经过ECAP挤压后的AZ31镁合金具有更好的耐磨性能。
5. 研究的应用前景本研究结果可以为AZ31镁合金的应用提供理论和实践支持，促进其在轻量化领域的进一步应用和推广，同时也可以为超细晶粒材料的制备和应用提供参考。
