不同应变速率下AZ31镁合金变形及断裂行为研究

发布时间：2017-10-26 07:35

  本文关键词：不同应变速率下AZ31镁合金变形及断裂行为研究

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【摘要】：镁合金因其轻质高强、抗冲击性能高,在航空航天领域有着广泛的应用前景。本课题对准静态、中速、高速变形条件下镁合金的变形行为进行研究,采用万能材料试验机、热模拟试验机及分离式霍普金森压杆对挤压态AZ31镁合金进行了10-3s-1、10-1s-1、101s-1的中低应变速率及103s-1的高应变速率的压缩变形,得到了相应的变形力学行为,通过OM、SEM、EBSD及TEM等组织表征方法研究了不同应变速率下材料的微观组织演化规律,探讨了不同应变速率下材料的变形微观机制。材料在沿挤压向和横向压缩变形时表现出不同的力学行为,分别为孪生变形主导和滑移变形主导。材料在高应变速率和中低应变速率的变形力学行为有较大的差异:中低应变速率下变形时,随着应变速率的提高,力学性能的变化为强度的提高和塑性的下降;而高应变速率变形时为材料的强度和塑性均提高。中低应变速率下材料对于应变速率的敏感性较低,变形过程基本相同:材料变形开始后试样中的孪晶开始形核并逐渐长大,数量增多,晶体取向不断发生变化,部分非基面滑移系开启,晶体中位错密度逐渐增加,位错与孪生变形相互协调和转换。在变形后期孪生变形基本饱和,达到约80%,应力水平较高,在晶界、孪晶界及位错塞积处产生较强的应力集中,诱发裂纹的产生,最后试样发生断裂。随着应变速率的增加,孪生变形作用先增强后减弱,滑移作用先减弱更增加。断裂时断口附近的裂纹尺寸增加,应变速率为101s-1时,断口附近出现局部形变带。高应变速率下,应变速率为3000s-1时变形组织中开始出现绝热剪切带,其尺寸逐渐增加、贯穿整个试样、导致试样整体断裂。高应变速率下变形后较大的晶粒中易形成贯穿晶粒的细长条带,由压缩孪晶演化而来,易发展为裂纹。试样中均有活跃的孪生和滑移活动,孪晶类型有{1012}拉伸孪晶和{1011}压缩孪晶,孪晶内部和孪晶周围基体中有很高密度的位错,随着应变速率的升高,孪晶的界面发生弯曲,孪晶转变量逐渐增加,孪晶、位错及其相互之间的作用更加剧烈。
【关键词】：AZ31镁合金 压缩变形 应变速率 孪生变形 滑移变形
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 课题背景及研究目的9-10
• 1.2 镁合金的塑性变形机制10-15
• 1.2.1 镁合金的滑移变形11
• 1.2.2 镁合金的孪生变形11-15
• 1.3 材料加载状态的划分及加载技术15-16
• 1.4 镁合金的动态变形行为及研究现状16-21
• 1.4.1 镁合金的动态变形力学行为16-17
• 1.4.2 镁合金的动态变形及断裂机制17-19
• 1.4.3 应变速率对镁合金变形行为的影响19-21
• 1.5 主要研究内容21-22
• 第2章 试验材料及试验方法22-26
• 2.1 试验材料22
• 2.2 试验方案22-24
• 2.2.1 低应变速率压缩试验22-23
• 2.2.2 中应变速率压缩试验23
• 2.2.3 高应变速率压缩试验23-24
• 2.3 组织分析方法24-26
• 2.3.1 金相组织分析24
• 2.3.2 扫描电镜组织分析24-25
• 2.3.3 EBSD分析25
• 2.3.4 透射电镜组织分析25-26
• 第3章 不同应变速率AZ31 镁合金的变形行为及力学性能26-35
• 3.1 引言26
• 3.2 AZ31 镁合金挤压棒材不同方向的微观组织及织构26-28
• 3.3 AZ31 镁合金的压缩应力-应变曲线28-31
• 3.4 AZ31 镁合金的压缩本构方程31-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 中低应变速率AZ31 镁合金的变形组织及断裂行为35-58
• 4.1 引言35
• 4.2 中低应变速率下不同应变量的压缩变形35-38
• 4.3 中低应变速率下压缩断裂试样断口表面及附近组织分析38-44
• 4.3.1 试样断口表面组织分析38-40
• 4.3.2 试样压缩断口附近组织分析40-44
• 4.4 中低应变速率下压缩变形后试样金相组织分析44-47
• 4.5 中低应变速率下压缩变形后试样EBSD分析47-53
• 4.6 中低应变速率下压缩变形后试样透射电镜组织分析53-56
• 4.7 本章小结56-58
• 第5章 高应变速率下AZ31 镁合金的变形组织及断裂行为58-72
• 5.1 引言58
• 5.2 高应变速率下压缩断裂后试样宏观形貌58-59
• 5.3 高应变速率下压缩断裂后试样断口组织分析59
• 5.4 高应变速率下压缩变形后试样金相组织分析59-66
• 5.5 高应变速率下压缩变形后试样EBSD分析66-67
• 5.6 高应变速率下压缩变形后试样透射电镜组织分析67-70
• 5.7 本章小结70-72
• 结论72-74
• 参考文献74-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 陈振华,夏伟军,严红革,傅定发,陈吉华;镁合金材料的塑性变形理论及其技术[J];化工进展;2004年02期

2 张学峰,夏源明;中应变率材料试验机的研制[J];实验力学;2001年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 刘长海;AZ31合金动态力学性能研究[D];辽宁工程技术大学;2005年

2 苏燕铃;孪生在镁合金塑性变形中的作用[D];南京理工大学;2007年

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本文编号：1097682