AZ31镁合金疲劳断口形貌与微观结构特征的关系研究

发布时间：2020-05-23 21:08

【摘要】：镁合金是一种极具发展潜力的轻质合金材料,被广泛应用于航空、航天及交通运输等领域。镁合金的疲劳性能是决定其服役表现的一种重要参考指标,同时也是镁合金材料在设计过程中需考虑的一个重要因素。材料的宏观机械性能表现与其内部的组织结构特点密切相关,因此深刻、全面地认识和理解镁合金疲劳变形过程中的微观结构演变过程,是明晰镁合金材料疲劳损伤机理的前提,同时也可为设计疲劳性能更为优越的镁合金材料提供基础的科学理论指导。本文以商用热轧退火态AZ31镁合金板材为研究对象,通过搭载EBSD组件的扫描电子显微镜,以准原位观察的方式研究了疲劳加载过程中的孪生-退孪生-再孪生行为及位错滑移迹线形貌特点,表征了经不同循环应力幅疲劳加载失效后试样组织的微观结构、断口形貌和表面形貌,最后在实验结果和理论分析的基础上建立了微观组织结构特征与疲劳断口形貌的本质关联。经研究表明:(1)在疲劳循环加载过程中,组织循环往复地发生孪生-退孪生-再孪生过程,孪晶形貌的变化包括以下几种情况:孪晶片层的伸长、变薄与增多,孪晶片层的合并,孪晶片层的消失以及孪生变体更换等现象。疲劳源区附近组织中的{10(?)2}孪晶含量随着循环应力的增大而增多,在不同的{10(?)2}孪晶变体相交处存在{10(?)2}-{10(?)2}二次孪晶。(2)疲劳变形后试样表面出现的十字交叉滑移迹线是由基体中的基面滑移带与{10(?)2}孪晶中的基面滑移带相交产生。十字交叉的形貌只在孪晶内出现,两种滑移带的夹角约90°,基体的滑移带穿过{10(?)2}孪晶,{10(?)2}孪晶的滑移带仅限于孪晶内部。(3)在孪生-退孪生的过程中,经压缩加载后“隆起”的孪晶界,在退孪生过程中无法完全恢复平整,从而使样品表面变得粗糙。这些最初“隆起”的孪晶界,随着循环次数的增多,极有可能成为裂纹萌生的位置;另外,基体和孪晶中的基面滑移带也会为裂纹萌生提供场所。(4)失稳扩展区中的长条状韧窝的边界极有可能是{10(?)2}孪晶的孪晶界;卵形韧窝可能是微孔洞在二次{10(?)2}孪晶的孪晶界处形核所产生的小韧窝,在后续的撕裂过程中与大韧窝交截的结果。
【图文】：

轴比,滑移系,滑移变形,变形方式

图 1.1 密排六方晶体结构和镁的轴比stal structure of HCP and the axial ratio o指当应力超过晶体的弹性极限以后动，使滑移面上下两部分晶体发生属中滑移系开启的难易程度主要于滑移系的开动[15, 16]。对于镁及为：基面滑移、柱面滑移和锥面滑合金在发生滑移变形时最重要也是知，这是由于(0002)晶面是原子最上滑动的位错所需的临界分切应的滑移系，并不能满足泰勒准则的变形方式来协调应变[17]。

滑移系,柱面,晶体结构,滑移

硕士学位论文室温下，，当单晶的<c>轴承载压应变时，锥面滑移才容易开启。只有通过升温的方式才能激发锥面滑移。这是因为随着温度的升a>滑移的临界分切应力会降低[17]。但是，最近 LiTan[23]等人在室合金的拉-压高周疲劳行为研究中发现，疲劳后组织中存在大量研究者[24]也发现，将稀土钇(Y)加入镁中时会降低合金的层错能启大量的锥面滑移。说明的是：(1)基面与柱面总共只能提供 4 个独立滑移系，即使然无法满足泰勒准则所要求的 5 个独立滑移系；(2)不管是基面，都只能协调<a>轴方向应变，而无法满足<c>轴方向形变的需求c+a>位错滑移的理论研究是镁合金位错滑移塑性变形的重点和热
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21

【参考文献】