AZ31鎂合金的復(fù)合孿晶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)韌化機(jī)制.pdf

1、細(xì)晶強(qiáng)化是鎂合金重要的強(qiáng)化方法之一。傳統(tǒng)的細(xì)晶強(qiáng)化主要通過(guò)晶界分割晶粒來(lái)實(shí)現(xiàn),然而利用孿晶分割晶粒也可以有效地強(qiáng)化金屬。與高角晶界相比,共格的孿晶界面具有更好的熱穩(wěn)定性,因此有利于在高溫環(huán)境中服役。然而通過(guò)預(yù)變形產(chǎn)生一次孿晶組織只能實(shí)現(xiàn)鎂合金沿特定方向的強(qiáng)化,同時(shí)造成其他特定加載方向強(qiáng)度顯著降低。本文以具有強(qiáng)烈基面織構(gòu)的AZ31鎂合金熱軋厚板為研究對(duì)象,采用沿TD和 RD方向室溫交叉壓縮預(yù)變形的方法,制備了含有{10-12}一次孿晶和{

2、10-12}-{10-12}二次孿晶的復(fù)合孿晶結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)材料的三維強(qiáng)化。系統(tǒng)研究了預(yù)變形參數(shù)對(duì)復(fù)合孿晶結(jié)構(gòu)組織尺寸、取向和體積分?jǐn)?shù)的影響,不同復(fù)合孿晶結(jié)構(gòu)對(duì)力學(xué)性能和拉伸壓縮屈服不對(duì)稱性的影響。通過(guò)原位 EBSD分析了含有復(fù)合孿晶結(jié)構(gòu)試樣沿不同方向加載時(shí)的變形機(jī)制,并建立了復(fù)合孿晶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和強(qiáng)化模型。通過(guò)本課題的研究得出了如下結(jié)果:
　　(1)與單一孿晶結(jié)構(gòu)相比,復(fù)合孿晶組織能有效的細(xì)化晶粒,復(fù)合孿晶中一次孿晶、二次孿晶和殘余

3、基體與沿TD和RD方向的應(yīng)變量密切相關(guān),沿RD方向應(yīng)變量增加,一次孿晶和二次孿晶的體積分?jǐn)?shù)顯著增加,殘余基體體積分?jǐn)?shù)顯著降低,孿晶片層寬度尺寸有一定長(zhǎng)大,當(dāng)沿RD方向應(yīng)變量超過(guò)7％以后,很多晶粒內(nèi)部幾乎發(fā)生完全孿生變形。
　　(2)與單一孿晶結(jié)構(gòu)相比,復(fù)合孿晶結(jié)構(gòu),可以更為有效地提高沿RD、TD和ND三個(gè)方向屈服強(qiáng)度,且?guī)缀醪唤档筒牧系乃苄浴Ｔ诤线m的預(yù)應(yīng)變條件下,沿RD、TD和ND三個(gè)方向屈服強(qiáng)度均可以顯著高于原始試樣。復(fù)合孿晶結(jié)

4、構(gòu)也有助于改進(jìn)三個(gè)方向拉伸壓縮屈服不對(duì)稱性,三個(gè)方向的拉伸壓縮屈服不對(duì)稱性與預(yù)變形參數(shù)有密切關(guān)系。
　　(3)沿RD、TD和ND三個(gè)方向壓縮時(shí),復(fù)合孿晶結(jié)構(gòu)中存在多種變形機(jī)制,包括:退孿生、孿晶形核和孿晶長(zhǎng)大。在特定的加載條件下,二次孿晶也會(huì)發(fā)生退孿生,形成一次孿晶。在特定的加載條件下,二次孿晶內(nèi)部會(huì)再次發(fā)生拉伸孿生,形成三次孿晶。當(dāng)一次孿晶或二次孿晶的基體消失時(shí),無(wú)論沿哪個(gè)方向加載均不再發(fā)生退孿生。
　　(4)復(fù)合孿晶結(jié)構(gòu)