AZ31镁合金超塑性及变形机制图的研究

论文摘要

挤压AZ31镁合金具有成熟的生产工艺以及十分广阔的应用前景。但由于镁合金具有密排六方晶体结构,滑移系少,塑性变形能力差,应用范围受到限制。超塑性是提高AZ31镁合金塑性加工能力的重要途径。本文系统研究了AZ31合金的超塑性性能,深入分析了超塑性变形机理及其本构方程,建立了变形机制图。结果表明:当应变速率=5×10-4s-1时,420℃时具有最大伸长率。当应变速率较高时,应变速率敏感指数m值是影响超塑性的主要参数;当应变速率较低时,空洞是影响超塑性的主要因素。AZ31镁合金的超塑性变形机制随温度和应变速率不同而发生变化。温度为400℃—420℃,应变速率较低时属于溶质拖曳的位错蠕变机制。当应变速率较大时,属于攀移控制的位错蠕变机制。温度为420℃—440℃时,以晶格扩散控制的位错蠕变为主。提出了采用间断变形工艺提高AZ31镁合金超塑性的思路。实验研究了间断变形工艺参数对AZ31镁合金超塑性的影响,结果表明:温度为400℃—420℃,应变速率小于5×10-4s-1时,间断变形工艺可以显著提高AZ31镁合金的超塑性。420℃,应变速率2.5×10-4s-1时,AZ31镁合金的超塑性伸长率可达300%。计算了AZ31镁合金的空洞临界半径;分析了DIF,SPD和PLA三种空洞长大模型的空洞体积分数与应变、应变速率敏感指数以及空洞密度的关系。结果表明:间断变形工艺减少了空洞数量,因此减少了空洞体积,结果提高了超塑性延伸率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 引言
• 1.1 镁合金的性能特点
• 1.2 中国镁合金的发展动态和应用前景
• 1.2.1 中国镁合金的发展动态
• 1.2.2 镁合金应用前景
• 1.3 镁合金超塑性
• 1.3.1 镁合金超塑性及特点
• 1.3.2 镁合金超塑性研究现状
• 1.3.3 镁合金高应变速率超塑性研究现状
• 1.4 超塑性变形过程空洞特征研究
• 1.4.1 空洞形核研究
• 1.4.2 空洞长大研究
• 1.5 镁合金超塑性研究中存在的问题及本课题的主要研究内容
• 第二章 变形条件对AZ31镁合金超塑性影响的实验研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验研究方法及实验过程
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 试样的制备
• 2.2.3 实验设备
• 2.2.4 实验过程
• 2.3 试验结果
• 2.3.1 温度和应变速率对AZ31镁合金超塑性拉伸真应力—应变曲线的影响
• 2.3.2 温度和应变速率对AZ31镁合金超塑性伸长率的影响
• 2.4 结果分析与讨论
• 2.5 小结
• 第三章 AZ31镁合金超塑性变形机理及变形机制图的研究
• 3.1 引言
• 3.2 超塑性变形机理的研究方法
• 3.3 AZ31镁合金的超塑性变形机理
• 3.3.1 应力指数n与温度和应变速率的关系
• 0与温度的关系'>3.3.2 门槛应力σ₀与温度的关系
• 3.3.3 温度对AZ31镁合金超塑性变形激活能的影响
• eff'>3.3.4 有效扩散系数D_eff
• 3.3.5 AZ31镁合金超塑性本构方程的具体描述与变形机制图
• 3.3.6 超塑性晶格扩散的临界晶粒尺寸
• 3.4 小结:
• 第四章 间断变形工艺提高AZ31镁合金超塑性的实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法和实验过程
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 温度和应变速率对AZ31镁合金间断变形超塑性影响的实验
• 4.2.3 间断变形冷却过程中收缩应力的测定方法
• 4.3 实验结果及分析讨论
• 4.3.1 温度和应变速率对间断变形超塑性伸长率的影响
• 4.3.2 AZ31镁合金间断变形应力—应变曲线及峰值应力
• 4.3.3 间断变形工艺对超塑性空洞的影响
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢