镁合金孪晶动态再结晶行为微观演化机制的研究
发布时间：2021-01-19 01:54
镁合金是一种比强高、比刚度大的优秀轻质结构金属材料,在航空航天、自动化和计算机等领域都有巨大的应用前景。但是由于镁合金独立滑移系少,室温加工性能差,它的应用受到了很大的限制。而孪生动态再结晶行为是镁合金中一种广泛存在于中低温下的变形机制,能够有效的细化晶粒,改善镁合金性能,因此开展镁合金孪生动态再结晶行为的研究对改善镁合金加工具有重要意义。{10（?）2}拉伸孪晶是镁合金中最容易出现的孪晶,常出现于变形初始阶段,对后续变形具有明显影响。本文通过分子动力学方法针对{10（?）2}拉伸孪晶,在不同变形条件下,对该孪晶动态再结晶的微观演化进行了研究。主要工作如下:1.研究在剪切变形作用下,镁合金中{10（?）2}共格孪晶界的迁移演化规律。结果表明沿<（?）011>方向剪切时,孪晶带会增厚长大,而沿<10（?）>方向剪切时,孪晶带会收缩变小。分析不同应变率下晶界迁移的临界应力发现,临界剪应力会随着应变率的增加而增加。此外,晶界迁移的距离不受应变率和剪切方向影响,只与剪切应变有关。通过分析两种剪切方向下的原子相对位移发现共格孪晶界中晶界迁移是剪切作用和曳步作用共同作用的结...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２?ＨＣＰ结构中主要的变形面和变形方向［Ｍ］
ｔ４７］??ＩＩ?型锥面?＜１１?乏?３＞?：?２０８１４８１?１５７［４８］??由于滑移是一个剪切过程，所以滑移系统能否开动不仅仅取决于临界剪应??力，还与实际作用在滑移面上的剪应力分量有关。根据施密德定律，剪应力分??量为：??Ｔ?＝?〇７／?＝?Ｔｃ［４９］?１．１??？＾是临界剪应力，〇■是应力，被称为施密德因子，其中“表不力和??滑移面法向之间的夹角，表示力和滑移方向之间的夹角。所以只有当滑移面??上沿滑移方向的剪应力分量达到临界应力时，晶体才会发生相对滑移。图１．３??给出镁合金分别在拉伸和压缩变形情况下，ｃ轴与加载方向之间夹角和主要滑??⑷；二：｜＾??ｒ．?ｋ—－?ｒ认?Ｌ＾＾??１?．１?＾?＼??Ｉ?＂?ｆ?＼?４ｒ?Ｖ?－??Ｉ?Ｂ？ｓｒｉｓｌｒｐ?Ｉ?ｔ＾ｔｏａｍｆ??￡?ｗｎｖａｉＡｇ??°０?１５?３０?４５?６０?７５?９０?°０?１５?３０?４５?６０?７５?９０??＜Ｐ／°?中广??图１．３拉压情况下，主要变形模式的激活应力和加载方向角度的关系［５°’５１］。（ａ）拉伸情??况，（ｂ）压缩情况。ｃｐ为加载方向与ｃ轴之间的角度。??３??
?第１章绪论???为７］１；共轭面Ｋ２，又称第二不畸变面，即切变前后与心面的夹角不变；共轭??方向叩，为心面与心的切变面Ｐ的交线。??，?叫），??图１．４形变孪晶的孪生元素（滑移面，滑移方向，共轭面，共轭方向）??在ＨＣＰ金属中，一般常见的形变孪晶有以下几种（表１．２）。根据表１．２，??在镁合金中不同孪晶的切变量分别为，ｓ｛１（）Ｔ２：ｒ〇．１２４，Ｓ｛１〇Ｔ１｝＝０．１４２，??％ｉｆ２｝＝〇．２６６，ｓ｛１１叫＝０．６１４。｛１０１２｝孪晶和｛ｌ〇Ｉｌ｝孪晶其切变量相对较小，是??镁合金中观察到最多的孪晶【３４，３７，６７－７５］，其中｛１〇１２｝孪晶出现时，￡；轴总是处于拉??伸状态，因此又被称为拉伸孪晶［３７］，而｛１（＾１｝孪晶出现时，ｅ轴处于压缩状态，??被称为压缩孪晶［６７］。??表１．２?ＨＣＰ结构金属中常见孪晶类型［６８】???Ｋｌ?Ｔｉｌ?Ｋ２?１］２?￡???｛１０１２｝?＜ｌ〇ＩＩ）?｛１０１２｝?（１０１１）?（ｖ２?－?３）／Ｖ３ｖ??｛１０１１｝?＜１０１２）?｛１０１３｝?＜３０３２）?（４ｕ２?－?９）／４Ｖ３ｖ??｛１１２２｝?＾＜１０２３）?｛１１２４｝?＾（２２４３）?２（ｖ２?－?２）／３ｕ??■３??１?＿＿?１??｛１１２１｝?－＜Ｕ２６＞?｛０００２｝?－（１１２０）?１／ｖ??３?３??孪生作为镁合金变形中的一种重要的塑性变形模式，可以有效的改善镁合??金的性能｜７６－８３］。｝＾【７６］在镁合金面内压缩实验中指出室温下预孪晶的镁合金薄片??的拉伸性能可以有效的提升５０％左右，性能提升的主要原因是预孪晶区域中拉
【参考文献】：
期刊论文
[1]Hall-Petch relationship in Mg alloys: A review[J]. Huihui Yu,Yunchang Xin,Maoyin Wang,Qing Liu. Journal of Materials Science & Technology. 2018(02)
[2]金属材料动态再结晶模型研究现状[J]. 孙宇,周琛,万志鹏,任丽丽,胡连喜. 材料导报. 2017(13)
[3]Molecular Dynamics Simulations of the Orientation Effect on the Initial Plastic Deformation of Magnesium Single Crystals[J]. Qun Zu,Ya-Fang Guo,Shuang Xu,Xiao-Zhi Tang,Yue-Sheng Wang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(03)
[4]密排六方金属{1012}形变孪晶长大机制的研究进展[J]. 涂坚,周志明,柴林江,黄灿. 中国有色金属学报. 2015(09)
[5]应变速率对AZ61镁合金动态再结晶行为的影响[J]. 杨续跃,张之岭,张雷,吴新星,王军. 中国有色金属学报. 2011(08)
[6]ZK60镁合金热变形过程中的动态再结晶动力学[J]. 何运斌,潘清林,覃银江,刘晓艳,李文斌,Yu-lung CHIU,J.J.J.CHEN. 中国有色金属学报. 2011(06)
[7]变形程度对铸态AZ31镁合金动态再结晶的影响[J]. 赵娟妮,冯再新. 热加工工艺. 2010(16)
[8]AZ31镁合金的织构对其力学性能的影响[J]. 唐伟琴,张少睿,范晓慧,李大永,彭颖红. 中国有色金属学报. 2010(03)
[9]镁合金温变形过程中的孪生及孪晶交叉[J]. 杨续跃,张雷. 金属学报. 2009(11)
[10]AZ31镁合金薄板动态再结晶对其拉伸性能的影响[J]. 胡丽娟,彭颖红,唐伟琴,李大永,张少睿. 中国有色金属学报. 2008(09)
本文编号：2986101
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２?ＨＣＰ结构中主要的变形面和变形方向［Ｍ］
ｔ４７］??ＩＩ?型锥面?＜１１?乏?３＞?：?２０８１４８１?１５７［４８］??由于滑移是一个剪切过程，所以滑移系统能否开动不仅仅取决于临界剪应??力，还与实际作用在滑移面上的剪应力分量有关。根据施密德定律，剪应力分??量为：??Ｔ?＝?〇７／?＝?Ｔｃ［４９］?１．１??？＾是临界剪应力，〇■是应力，被称为施密德因子，其中“表不力和??滑移面法向之间的夹角，表示力和滑移方向之间的夹角。所以只有当滑移面??上沿滑移方向的剪应力分量达到临界应力时，晶体才会发生相对滑移。图１．３??给出镁合金分别在拉伸和压缩变形情况下，ｃ轴与加载方向之间夹角和主要滑??⑷；二：｜＾??ｒ．?ｋ—－?ｒ认?Ｌ＾＾??１?．１?＾?＼??Ｉ?＂?ｆ?＼?４ｒ?Ｖ?－??Ｉ?Ｂ？ｓｒｉｓｌｒｐ?Ｉ?ｔ＾ｔｏａｍｆ??￡?ｗｎｖａｉＡｇ??°０?１５?３０?４５?６０?７５?９０?°０?１５?３０?４５?６０?７５?９０??＜Ｐ／°?中广??图１．３拉压情况下，主要变形模式的激活应力和加载方向角度的关系［５°’５１］。（ａ）拉伸情??况，（ｂ）压缩情况。ｃｐ为加载方向与ｃ轴之间的角度。??３??
?第１章绪论???为７］１；共轭面Ｋ２，又称第二不畸变面，即切变前后与心面的夹角不变；共轭??方向叩，为心面与心的切变面Ｐ的交线。??，?叫），??图１．４形变孪晶的孪生元素（滑移面，滑移方向，共轭面，共轭方向）??在ＨＣＰ金属中，一般常见的形变孪晶有以下几种（表１．２）。根据表１．２，??在镁合金中不同孪晶的切变量分别为，ｓ｛１（）Ｔ２：ｒ〇．１２４，Ｓ｛１〇Ｔ１｝＝０．１４２，??％ｉｆ２｝＝〇．２６６，ｓ｛１１叫＝０．６１４。｛１０１２｝孪晶和｛ｌ〇Ｉｌ｝孪晶其切变量相对较小，是??镁合金中观察到最多的孪晶【３４，３７，６７－７５］，其中｛１〇１２｝孪晶出现时，￡；轴总是处于拉??伸状态，因此又被称为拉伸孪晶［３７］，而｛１（＾１｝孪晶出现时，ｅ轴处于压缩状态，??被称为压缩孪晶［６７］。??表１．２?ＨＣＰ结构金属中常见孪晶类型［６８】???Ｋｌ?Ｔｉｌ?Ｋ２?１］２?￡???｛１０１２｝?＜ｌ〇ＩＩ）?｛１０１２｝?（１０１１）?（ｖ２?－?３）／Ｖ３ｖ??｛１０１１｝?＜１０１２）?｛１０１３｝?＜３０３２）?（４ｕ２?－?９）／４Ｖ３ｖ??｛１１２２｝?＾＜１０２３）?｛１１２４｝?＾（２２４３）?２（ｖ２?－?２）／３ｕ??■３??１?＿＿?１??｛１１２１｝?－＜Ｕ２６＞?｛０００２｝?－（１１２０）?１／ｖ??３?３??孪生作为镁合金变形中的一种重要的塑性变形模式，可以有效的改善镁合??金的性能｜７６－８３］。｝＾【７６］在镁合金面内压缩实验中指出室温下预孪晶的镁合金薄片??的拉伸性能可以有效的提升５０％左右，性能提升的主要原因是预孪晶区域中拉
【参考文献】：
期刊论文
[1]Hall-Petch relationship in Mg alloys: A review[J]. Huihui Yu,Yunchang Xin,Maoyin Wang,Qing Liu. Journal of Materials Science & Technology. 2018(02)
[2]金属材料动态再结晶模型研究现状[J]. 孙宇,周琛,万志鹏,任丽丽,胡连喜. 材料导报. 2017(13)
[3]Molecular Dynamics Simulations of the Orientation Effect on the Initial Plastic Deformation of Magnesium Single Crystals[J]. Qun Zu,Ya-Fang Guo,Shuang Xu,Xiao-Zhi Tang,Yue-Sheng Wang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2016(03)
[4]密排六方金属{1012}形变孪晶长大机制的研究进展[J]. 涂坚,周志明,柴林江,黄灿. 中国有色金属学报. 2015(09)
[5]应变速率对AZ61镁合金动态再结晶行为的影响[J]. 杨续跃,张之岭,张雷,吴新星,王军. 中国有色金属学报. 2011(08)
[6]ZK60镁合金热变形过程中的动态再结晶动力学[J]. 何运斌,潘清林,覃银江,刘晓艳,李文斌,Yu-lung CHIU,J.J.J.CHEN. 中国有色金属学报. 2011(06)
[7]变形程度对铸态AZ31镁合金动态再结晶的影响[J]. 赵娟妮,冯再新. 热加工工艺. 2010(16)
[8]AZ31镁合金的织构对其力学性能的影响[J]. 唐伟琴,张少睿,范晓慧,李大永,彭颖红. 中国有色金属学报. 2010(03)
[9]镁合金温变形过程中的孪生及孪晶交叉[J]. 杨续跃,张雷. 金属学报. 2009(11)
[10]AZ31镁合金薄板动态再结晶对其拉伸性能的影响[J]. 胡丽娟,彭颖红,唐伟琴,李大永,张少睿. 中国有色金属学报. 2008(09)
本文编号：2986101
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