组织及织构对镁合金室温拉伸性能的影响

论文摘要

织构及组织对镁合金的变形机理有决定性的影响。本论文以典型的AZ31轧制板材为研究对象,利用高分辨电子背散射衍射技术(EBSD)及透射电子显微镜,系统研究镁合金材料在不同织构及组织条件下的室温拉伸行为,系统地定量表征了孪生滑移等变形行为,分析了织构的演变规律。本论文系统研究镁合金拉伸形变孪生及二次拉伸形变孪晶的作用;详细分析了AZ31轧制镁合金在拉伸条件下力学性能与变形机制间的相互关系;详细阐明了微观组织、织构与镁合金塑性变形行为的定量联系。研究结果表明:①初始织构对力学性能有决定性影响,主要是因为基面滑移,柱面滑移和拉伸孪晶这三种变形机制在不同角度样品中的CRSS/M值的变化。②对比具有混晶组织的材料和均匀组织的材料的力学曲线,混晶组织中,大晶粒相对较“软”,造成混晶组织屈服强度较低;晶粒尺寸分布不均匀,局部产生应力集中,导致混晶组织材料的延伸率比均匀材料的延伸率低4%左右。③通过分析样品的中心和表面变形组织形貌,样品的表面和心部的变形并不一致。对于0°样品,中心的孪晶比表面面积多;对于90°样品,表面的小角度界面比中心多。④系统地研究了二次孪晶产生的位置和尺寸,二次孪晶都出现在两片一次孪晶变体相交的界面上,产生二次孪晶的一次孪晶片层宽度都大于10μm。⑤分析了二次孪晶schmid因子、应变张量以及二次孪晶与一次孪晶几何面的夹角:二次孪晶的schmid因子大多具有负值,且二次孪晶与一次孪晶几何面夹角较大,但二次孪晶的产生协调了两片一次孪晶变体间的应变。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 镁合金塑性变形
• 1.2.1 滑移
• 1.2.2 孪生
• 1.2.3 镁合金晶体取向及其表示方法
• 1.3 镁合金的各向异性
• 1.3.1 镁合金基面织构的形成
• 1.3.2 变形条件对镁合金各向异性的影响
• 1.4 镁合金中的二次孪晶
• 1.5 镁合金的断裂机制
• 1.6 论文研究工作
• 2 试验方法和试验材料
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 均匀组织材料
• 2.1.2 混晶组织材料
• 2.2 拉伸试验
• 2.3 电子背散射衍射技术
• 2.3.1 基本工作原理
• 2.3.2 EBSD 样品制备
• 2.3.3 EBSD 数据分析
• 2.4 透射电镜方法
• 3 AZ31 镁合金室温拉伸各向异性
• 3.1 室温单轴拉伸试验
• 3.2 力学参数分析
• 3.2.1 力学各向异性
• 3.3 微观组织及织构定量表征
• 3.3.1 拉伸过程中微观组织演变
• 3.3.2 拉伸过程中织构演变
• 3.4 透射电镜观察
• 3.5 分析与讨论
• 3.5.1 初始织构对孪晶和滑移的影响
• 3.5.2 孪晶对应变硬化的影响
• 3.6 本章小结
• 4 组织对 AZ31 镁合金力学性能的影响
• 4.1 组织对力学参数的影响
• 4.2 组织对宏观断口的影响
• 4.2.1 均匀样品组织宏观断口
• 4.2.2 混晶组织样品宏观断口
• 4.3 分析与讨论
• 4.3.1 混晶组织在变形过程中的组织演变
• 4.3.2 样品中心和表面变形
• 4.3.3 混晶组织对断裂的作用
• 4.4 本章小结
• 5 {10（?）2}-{10（?）2}孪晶
• 5.1 {10（?）2}-{10（?）2}孪晶
• 5.1.1 大晶粒中孪晶变体形貌
• 5.1.2 {10（?）2}-{10（?）2}孪晶的产生
• 5.1.3 {10（?）2}-{10（?）2}孪晶组织演变
• 5.2 理论计算{10（?）2}-{10（?）2}孪晶变体
• 5.3 实际{10（?）2}-{10（?）2}孪晶应变张量计算
• 5.3.1 {10（?）2}-{10（?）2}孪晶与一次孪晶应变协调
• 5.4 分析与讨论
• 5.4.1 二次孪晶产生的原因及作用
• 5.5 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读学位期间发表的论文目录