预变形对AZ31镁合金力学性能和微观组织的影响

作     者：李鱼鱼 

作者单位：太原科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：楚志兵

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：AZ31镁合金 预变形 粘塑性自洽模型 力学性能 微观组织 变形机制 织构演化 

摘      要：近年来,轻金属在国防、军工等高端领域发挥重要作用。镁合金是一种轻质金属,目前用于各种工程领域。然而,由于镁合金具有密排六方(HCP)晶体结构,激活滑移系的数量有限,这通常会导致其延展性和强度较差。皮尔格冷轧由于多道次变形易产生缺陷,因此结合预变形进行坯料强化,有效减少变形道次获得高性能合金。本文基于皮尔格轧制管材减壁段横截面瞬时变形的应力特征,设计模具对AZ31镁合金沿着平行挤压方向(ED)和垂直ED方向进行室温预变形实验,分析预变形后的微观组织特征。接着进行室温二次压缩实验,根据粘塑性自洽模型(VPSC),通过调整参数获得相对准确的应力应变曲线,分析不同变形机制的相对开启量及其织构演化规律,并通过EBSD分析预变形对AZ31镁合金塑性变形过程中宏观力学性能与微观组织的影响,为皮尔格冷轧工艺的设计及优化提供理论基础。主要研究结果如下:(1)预变形方向对提高镁合金二次压缩屈服强度具有重要意义。对于预变形方向∥ED时,预变形量3%和5%试样的屈服强度分别提高了67%和130%。对于预变形方向⊥ED时,预变形量为3%和5%的试样屈服强度分别提高了7%和46%。除晶粒细化和位错密度增加主导二次压缩屈服强度外,基面织构弱化(或孪生织构增强)可能在改善AZ31镁合金力学性能方面起到更重要的作用。(2)VPSC模拟结果表明,∥ED(⊥ED)方向的预变形使得{0001}基面织构逐渐消失,更有利于{0001}基面织构的极密度向ED或切向(TD)的正反方向偏移,c轴∥ED(TD)方向的孪生织构逐渐增强;当二次压缩量为8%时,孪生织构已经完全转变为c轴∥ED(TD)的方向。这主要是经历过一定量孪生后的预变形试样,晶粒取向发生了改变,使得基面的取向更有利于滑移,导致基面滑移活性增强所致。(3)镁合金的高延展性可以通过激活更多的锥面滑移或抑制{101?1}压缩孪生来实现。预变形导致锥面滑移系的开启被抑制和{101?1}压缩孪生开启被激活,预变形后试样二次压缩的塑性低于未预变形的试样。因此,可以通过激活镁合金中更多的锥面滑移和抑制{101?1}压缩孪生以适应塑性,进而获得高强度和良好塑性的镁合金材料。