热挤压AZ31镁合金单向压缩变形的应变硬化行为

对AZ31镁合金热挤压棒材在室温下沿挤压方向分别进行了应变为3%、6%、10%的单向压缩实验。利用OM、XRD和EBSD等技术研究了不同压缩应变量下的显微组织、织构及应变硬化的演变特征。结果表明:具有{0002}纤维织构的热挤压态AZ31镁合金沿着挤出方向压缩时,产生显著的应变硬化效应。其塑性变形可大致分为3个阶段:初始阶段主要发生{1012}拉伸孪生,表现为较低的应变硬化速率和应变硬化速率的急剧减小;随着压缩应变量的增加,孪晶界逐渐扩展,直至部分晶粒发生完全孪生,基面织构强度逐渐增强;拉伸孪晶生长所造成的强{0002}基面织构是产生高应变硬化速率的主要原因;应变硬化速率第Ⅱ~Ⅲ阶段的转折点大致与拉伸孪晶的生长停滞相对应。     

AZ31镁合金再结晶退火的准原位EBSD研究

对AZ31镁合金热挤压板进行室温轧制(形变量为8%)后,利用背散射衍射技术原位(in-situ EBSD)观测了轧制试样中不同类型的孪晶组织在再结晶退火过程中的取向演变。结果表明:退火过程中拉伸孪晶区域形成尺寸相对粗大的再结晶新晶粒,再结晶晶粒取向与拉伸孪晶的取向较为接近;压缩孪晶/双孪晶区域形成了细小的再结晶晶粒,再结晶晶粒偏离基面取向。孪晶再结晶显著影响镁合金在退火过程中的织构演变,轧制样品中,拉伸孪晶再结晶使得基面织构强度增强,压缩孪晶再结晶则可以在一定程度上弱化镁合金的基面织构。     

预压缩-反向拉伸加载路径下镁合金AZ31轧制板材的孪生-退孪生行为

为了定量研究孪生和退孪生行为在镁合金塑性变形中的作用，开展了镁合金AZ31板材沿轧制方向单调拉伸、单调压缩及预压缩-反向拉伸下的宏观力学行为及微观EBSD试验，并基于考虑孪生-退孪生行为的弹黏塑性自洽模型(EVPSC-TDT)，模拟预测了镁合金板材的宏微观塑性变形行为。结果表明：随着压缩量的增大，(0002)极图在RD附近的强度值逐渐增大，孪晶体积分数增加；反向拉伸时，RD附近的强度值逐渐减弱，孪晶体积分数降低；当反向拉伸量与预压缩量相同时，孪晶体积分数几乎减小到0，几乎所有晶粒c轴均转动至ND方向；随着预压缩量的增加，位错密度逐渐提升，增强了对滑移和孪生的阻碍作用，导致反向拉伸时的屈服应力随着预压缩量的增加而增大。反向拉伸初始阶段各滑移-孪生系的开启率相似，表明拉伸阶段的屈服应力与压缩后各滑移和孪生系的硬化有关；EVPSC-TDT模型可准确预测镁合金在以孪生-退孪生为主导的变形模式下的宏观力学行为、织构演化规律及孪晶体积分数。     

AZ31镁合金压缩变形微观织构演变规律

采用电子背散射衍射(EBSD)原位跟踪实验方法研究了AZ31镁合金压缩变形微观织构演变规律。在温度为170℃条件下,研究了AZ31镁合金轧制板材经过3次连续真空压缩(变形量分别为11%、17%和23%)时,其相同观察区域的微观织构演变。研究结果表明,AZ31镁合金轧制板材的微观织构为典型的(0001)基面织构。当温度为170℃、变形量为11%时,晶粒取向发生显著改变,大部分晶粒都发生了完全孪生,只有少数发生部分孪生,原始的基面轧制织构大幅减弱,孪生变体符合60°/1010和86.3°/1210取向关系。随着变形量的增加,滑移开始启动,孪晶晶界减少,织构变化不明显。压缩变形过程微观织构演变机理主要以拉伸孪生为主,基本上没有压缩孪生出现。     

AZ31镁合金板材变路径压缩对力学性能影响EI北大核心CSCD

室温下,对AZ31镁合金轧制板材依次沿轧向(RD)、横向(TD)和法向(ND)压缩,依据压缩路径的不同,分别对应RD、RD-ND、RD-TD和RD-TD-ND 4种压缩方式,分析上述压缩过程镁合金的力学性能和织构变化,并对上述压缩变形后的镁合金分别进行室温沿RD方向拉伸变形,分析不同压缩变形方式对拉伸力学性能的影响。结果表明:RD-TD压缩过程中对应的}2110{-}2110{二次孪晶大幅度提高屈服强度,试样经RD-TD压缩后产生强烈的}1110{锥面织构和}0110{柱面织构。镁合金经RD方向压缩后,在后续的RD方向拉伸变形中}2110{解孪晶的启动明显提高塑性。     

AZ31镁合金板材变路径压缩对力学性能影响

室温下,对AZ31镁合金轧制板材依次沿轧向(RD)、横向(TD)和法向(ND)压缩,依据压缩路径的不同,分别对应RD、RD-ND、RD-TD和RD-TD-ND 4种压缩方式,分析上述压缩过程镁合金的力学性能和织构变化,并对上述压缩变形后的镁合金分别进行室温沿RD方向拉伸变形,分析不同压缩变形方式对拉伸力学性能的影响。结果表明:RD-TD压缩过程中对应的}2110{-}2110{二次孪晶大幅度提高屈服强度,试样经RD-TD压缩后产生强烈的}1110{锥面织构和}0110{柱面织构。镁合金经RD方向压缩后,在后续的RD方向拉伸变形中}2110{解孪晶的启动明显提高塑性。     

应变路径变化对AZ31镁合金力学行为的影响

以挤压态AZ31镁合金棒材为原材料,在室温下沿着∥ED和⊥ED的方向进行预变形实验,模拟二辊皮尔格冷轧过程中减壁段横截面瞬时变形应力状态,接着对预变形试样取样进行二次压缩,利用电子背散射衍射（EBSD）对2次变形之后的微观结构进行表征。研究了应变路径变化情况下组织和织构对力学行为的影响。结果表明,预变形使AZ31镁合金的屈服强度提高,其主要原因是预变形产生的拉伸孪晶导致晶粒细化和位错密度增加。并且孪晶的出现会改变晶粒的取向,基面织构弱化（或孪生织构增强）在改善AZ31镁合金力学性能方面可能起到更重要的作用。∥ED-3%和⊥ED-3%试样的屈服强度分别提高了66.7%和6.6%。     

AZ31镁合金板弯曲限宽矫直增厚预置拉伸孪晶

采用弯曲限宽矫直增厚技术在具有强基面织构的原始AZ31 镁合金轧制板中预置拉伸孪晶,研究了弯曲限宽矫直处理前、后镁合金中微观组织和织构的演变及力学性能的变化.结果表明:弯曲限宽矫直处理后合金中的强基面织构被消除,转化为RD方向偏转织构,获得含量为22％的拉伸孪晶界,晶粒尺寸由(11±3)μm减小为(6.4±4)μm;再经过300℃×60 min退火处理后,RD偏转织构强度峰值由7.4降为6.0,晶内仍保留大量拉伸孪晶,晶粒尺寸增加到(7.7±4)μm,其断后伸长率为13.5％,屈强比由轧制态0.63 降至0.32,有利于改善塑性,提升镁合金板材的成形性能.     

交叉预压缩对轧制态AZ31镁合金拉压不对称性的影响

通过对轧制态AZ31镁合金板材进行多向预压缩,运用塑性变形的方式,产生了{1012}一次拉伸孪晶和{10 1 2}-{10 1 2}二次拉伸孪晶,并结合EBSD表征和XRD分析,对预压缩后材料的拉伸压缩实验的结果表明,预压缩对镁合金拉压不对称性的降低和强度的提高有明显效果。交叉预压缩之后,由于产生了孪生,材料组织晶粒细化,使得材料在再变形时,屈服强度和最大强度均明显增强。产生的拉伸孪晶片层可以有效地改变晶粒的取向,在一定程度上削弱了基面织构,在{1012}一次拉伸孪晶中产生了{1012}-{1012}二次拉伸孪晶,二者结合作用,改善了材料的再变形行为,从而降低了镁合金板材的拉压不对称性。     

弯曲限宽矫直对AZ31镁合金板微观组织与力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜以及拉伸试验机,对AZ31镁合金板材弯曲限宽矫直前后不同状态的显微组织、室温力学性能进行研究.结果 表明:原始板材经弯曲限宽矫直以后,试样组织中出现大量拉伸孪晶,拉伸孪晶比例达30％,晶粒尺寸明显减小.弯曲限宽矫直后,织构由原来典型的(0002)基面织构变为向RD方向旋转.弯曲后板材的抗拉强度和...     

孪晶和解孪晶对AZ31镁合金力学性能的影响

以商用热轧AZ31镁合金板材为研究对象,室温下通过沿轧制方向(Rolling Direction)、轧板法向(Normal Direction)以及RD-ND 3种压缩变形试验,研究了AZ31镁合金在压缩变形过程中的孪晶、解孪晶现象及其对力学性能的影响。结果表明,沿RD压缩后晶粒取向发生变化,变形后的组织中出现了明显的平行带状和透镜状孪晶带。沿ND压缩时,{1012}拉伸孪晶没有发生,且无论压缩变形量大小,金相组织中均无孪晶出现,塑性变形主要依靠滑移产生。解孪晶时屈服应力下降明显,且完全解孪晶所需应变比孪晶小。     

挤压态AZ31B镁合金动态拉压不对称性分析

为了研究挤压态AZ31B镁合金在高应变速率下的拉压不对称性,对挤压态AZ31B镁合金进行了织构分析.采用分离式Hopkinson压杆和反射式拉杆装置分别沿挤压方向和垂直挤压方向进行了动态压缩和拉伸试验,应变速率范围在500～2650 s-1之间.结果表明,由于在挤压过程中形成了基面织构,沿挤压方向压缩时,拉伸孪晶{1012}<1120>容易启动,屈服强度对应变速率不敏感,且屈服强度较低;沿挤压方向拉伸时,拉伸孪晶不能启动,压缩孪晶{1011}<1120>和非基面滑移是其主要的塑性变形机制,合金屈服强度较高;合金在压缩和拉伸时表现出很强的拉压不对称性,压缩屈服强度与屈服强度的比值约为0.30.垂直于挤压方向拉伸和压缩时,没有表现出拉压不对称性.     

强织构AZ31镁合金板材深低温轧制过程中微观组织演变及力学性能控制研究

取初始织构为c轴与板面法向垂直的强织构AZ31镁合金板材为初始样品,经液氮温度深低温轧制多道次至不同变形量,研究所得轧制板材的显微组织与织构演变,及其对轧制力学性能的影响。利用SEM、EBSD和XRD表征分析了轧制板材的显微组织和织构,应用准静态单轴拉伸实验分别测试了深低温轧制板材沿轧向(RD)和横向(TD)的室温力学性能。研究表明,{1012}拉伸孪晶是深低温轧制强织构AZ31镁合金板材中的主导孪晶类型,其对轧制板材的微观组织和织构影响较为显著。轧制变形后,大量的拉伸孪晶晶界不但对晶粒起到了分割碎化作用,并且由于孪晶对取向的剧烈改变,使得板材在轧制变形后c轴平行于ND的织构组分加强。深冷轧制板材的强度有所提高,但是延伸率却急剧下降,沿着RD方向的强度要高于TD方向的强度。     

AZ31镁合金室温多道次压缩过程微观组织和织构演变的研究

对AZ31镁合金在室温进行多道次压缩变形,利用EBSD技术研究其微观组织和织构演变,分析孪晶在细化晶粒和调控织构方面发挥的作用。结果表明:多道次压缩过程中的组织和织构演变主要受{10孪生影响,道次应变量越大,织构变化越明显,每道次压缩后,利于拉伸孪生的晶粒取向发生孪生转到压缩轴附近,从而弱化初始基面织构,而退孪晶的发生则不利于细化晶粒和弱化织构。在多道次压缩过程中,孪生Schmid准则支配着变形中的{10与后续变形中产生的孪晶片层相互交叉,分割细化晶粒;道次变形量会影响多向变形过程每道次孪晶的激活量和孪晶片层的形貌,从而影响晶粒的细化程度。     

不同轧制工艺参数条件下AZ31镁合金孪晶和织构的演变规律及其对力学性能的影响（英文）

为了考察轧制工艺参数对板材显微组织和力学性能的影响,通过不同温度和轧制变形量的热轧工艺得到具有不同晶粒尺寸、基面织构强度和孪晶类型的AZ31镁合金轧制板材。拉伸孪晶、压缩孪晶和双孪晶的体积分数与AZ31镁合金轧制板材的晶粒尺寸有关。当轧制温度为523 K、轧制变形量为10%时轧制得到的板材,三种类型孪晶的体积分数最高,此时晶粒尺寸最大。在轧制温度分别为523和473 K时,板材发生完全动态再结晶的临界变形量分别为30%和40%。拉伸实验结果表明:随着轧制变形量的增加,在第一阶段,轧制后板材屈服强度的提高主要依赖于晶粒细化强化和织构强化;当晶粒尺寸随变形量的增加不再发生明显的细化时,板材的屈服强度主要受织构弱化的影响。     

挤压镁合金AZ31的压缩过程中的组织及织构演化

对常规挤压态镁合金AZ31压缩过程的组织及织构演化进行了扫描电镜-电子背散射衍射(SEM-EBSD)原位观察。结果表明材料的初始组织为等轴晶,晶粒的平均尺寸为76微米,晶粒内部未发现形变孪晶。材料的初始织构类型为典型的{11-20}丝织构,即大多数晶粒的<11-20>晶向平行于棒材的挤压方向(ED)。在压缩过程中,多数晶粒内部开始出现拉伸孪晶,随着压缩应变的增加,孪晶片层不断增厚,导致晶内的孪晶合并成大的孪晶并占据晶粒内部的大部分区域进而使孪晶的体积分数不断增加。随着压缩压缩应变的增加初始丝织构不断减弱并有新的基面织构形成。实验表明压缩过程中的{10-12}<10-11>孪生而非滑移是引起压缩过程中织构演化的主要原因。     

拉伸取向控制对AZ31镁合金孪生和织构演化的影响

以室温单轴拉伸实验与晶体塑性有限元相结合的方法,通过拉伸取向控制,研究了AZ31镁合金拉伸变形过程中孪生行为、织构演化规律、塑性各向异性之间的关系。基于率相关晶体塑性本构理论,建立了滑移和孪生机制耦合的具有不同取向的晶体塑性本构模型,引入孪晶体积分数研究孪生对AZ31镁合金塑性变形过程中织构演变和力学性能的影响。结果表明,2种不同取向的样品在塑性变形过程中呈现出明显不同的织构演变规律,表现出明显的各向异性。轴向拉伸时孪生被抑制,孪晶激活体积分数低,径向拉伸时孪晶极易产生,孪晶激活体积分数高。轴向试样在整个塑性变形过程中{0001}极图偏移较小,径向试样因大量拉伸孪晶的开启,使得{0001}棱柱面织构的极密度逐渐向RD的正反方向发生明显偏移。     

{1012}拉伸孪晶对AZ31B镁合金动态力学行为及应变速率敏感性的影响

采用分离式Hopkinson压杆和反射式拉杆装置在室温对挤压态AZ31B镁合金进行了动态压缩和拉伸试验,分析了AZ31B镁合金沿挤压方向压缩和拉伸时的不对称性和应变速率敏感性.结果表明:沿挤压方向压缩时,拉伸孪晶{1012}<1120>首先启动,屈服强度对应变速率不敏感;沿挤压方向拉伸时,拉伸孪晶不能启动,位错滑移参与变形,应变速率敏感性有所提高;由于拉伸孪晶只能单向启动,AZ31B镁合金在挤压方向的动态拉压不对称性显著.     

AZ31镁合金板材弯曲行为的研究

对AZ31镁合金轧制过后的中厚板进行弯曲行为研究,以探究温度对镁合金板材的弯曲的影响以及弯曲过程中镁合金板材组织变化。结果发现,弯曲断裂应力随温度升高而大幅下降,其主要原因是温度升高导致非基面滑移和孪生被激活使得板材的变形抗力下降。通过模拟弯曲过程得到镁板内侧主要受压应力,外侧主要受拉应力,实际卷取过程中断裂应变大于弯曲断裂应变。在100℃弯曲过程中镁板的拉伸区产生孪晶数量远少于压缩区,拉伸区再结晶晶粒占比为2.10%,变形晶粒占比高,大部分晶界为小角度晶界,位错密度大,（0001）极密度点在轧制接触面法向（ND）方向聚集,晶粒c轴取向向ND方向转动,导致拉伸区变形程度大、协调性差,更易发生断裂。     

脉冲电流轧制对AZ31镁合金微观组织与力学性能的影响

对比研究脉冲电流轧制工艺与温轧工艺对AZ31镁合金板材的力学性能、织构、微观组织与沉淀相等方面的影响。结果表明：脉冲电流具有促进冷轧AZ31镁合金低温再结晶能力的作用。脉冲电流轧制后的镁合金板材组织由细小的等轴再结晶粒与析出相构成,没有发现孪晶组织,并且完全再结晶,原始晶粒均被细小的再结晶晶粒取代,再结晶晶粒内的位错密度低。而温轧镁合金组织则由稍拉长变形孪晶、粗大的再结晶晶粒和析出相构成,再结晶的晶粒内位错密度高。两种轧制方式下的镁合金析出相均为Mg17Al12。脉冲电流轧制后镁合金的织构具有典型基面织构的特征,而脉冲电流轧制镁合金的织构则出现横向偏转;脉冲电流轧制后镁合金的屈服强度与伸长率均比温轧镁合金的大,但抗拉强度正好相反。