利用晶体塑性有限元法研究晶粒尺度下的Mg-Y合金变形机制

发布时间：2023-05-10 05:47

　　金属镁具有六方密排(HCP)的晶体结构,滑移系数量众多,但在室温下可开动的独立滑移系少,导致其塑性差,室温可加工性能差。研究表明,稀土元素(Rare Earth Elemet,RE)的加入能够有效降低镁合金基面滑移-非基面滑移的临界分切应力(critical resolved shear stress,CRSS)比值,降低非基面滑移系开动的能量壁垒,从而提高镁的塑性及室温可加工性能。其中稀土元素钇(yttrium,Y)的添加对镁合金的强度、塑性、延展性等均具有良好的强化效果。但Y元素通过何种方式对镁合金的性能进行改善,其具体内部作用机制仍亟待思考和解决。为研究Y在镁合金塑性变形过程中的强化作用机理,本文以轧制Mg-0.8wt.%Y合金为研究对象,对其进行原位拉伸试验,并采用晶体塑性有限元法(crystal plastic finite element method,CPFEM)对试验过程进行晶粒尺度下的模拟。晶体塑性有限元将晶体塑性理论与有限元方法相结合,在研究晶体变形过程中应力应变分布情况、晶粒取向、晶粒扭转、织构变化等方面有着重要的应用和探索意义。本工作通过原位拉伸试验,可以得到M...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 稀土元素的添加对镁合金性能的影响
        1.2.1 Mg-Ce系合金
        1.2.2 Mg-Nd系合金
        1.2.3 Mg-Gd系合金
        1.2.4 Mg-Y系合金
    1.3 镁合金的塑性变形方式
        1.3.1 单晶体的塑性变形
        1.3.2 多晶体的塑性变形
    1.4 晶体塑性有限元
        1.4.1 有限元方法发展概述
        1.4.2 晶体塑性有限元的特点及应用
        1.4.3 晶体塑性有限元软件介绍
    1.5 本论文的主要研究内容
第二章 研究方案及实验方法
    2.1 材料制备
    2.2 室温原位拉伸试验
    2.3 滑移迹线分析
第三章 晶体塑性变形理论与有限元建模
    3.1 晶体塑性变形本构方程
    3.2 有限元模型的建立
        3.2.1 二维模型
        3.2.2 三维模型
    3.3 外界加载条件设置
    3.4 本章小结
第四章 Mg-0.8 wt.%Y 合金滑移系分析
    4.1 织构分析
    4.2 力学性能分析
        4.2.1 Mg-0.8wt.%Y试样及纯Mg试样的力学性能
        4.2.2 不同材料参数对Mg-0.8wt.%Y试样模拟力学性能的影响
    4.3 不同晶粒中所启动滑移系分析
        4.3.1 滑移迹线分析
        4.3.2 滑移切变量分析
        4.3.3 施密特因子分布
        4.3.4 2%应变时的Mises应力应变分布
        4.3.5 滑移系切变量在变形过程中的变化
    4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的学术成果



本文编号：3813158