鎂合金的超塑性與變形過程中損傷研究.pdf

1、鎂具有的密排六方晶格結(jié)構(gòu)使得鎂合金室溫塑性差，近年來，鎂合金的超塑成形受到廣泛關(guān)注。研究鎂合金在特定組織結(jié)構(gòu)和變形溫度、變形速度條件下的超塑成形性能及其成形技術(shù)，對擴大鎂合金的應(yīng)用范圍和提高其使用價值是有益的，尤其對工業(yè)態(tài)軋制鎂合金板材超塑性的研究更具有明顯的經(jīng)濟和實用價值。 本文圍繞工業(yè)態(tài)軋制AZ31B鎂合金板材的超塑性及變形失穩(wěn)展開研究工作。通過在HT-9102材料試驗機上進行的超塑性拉伸試驗，研究了工業(yè)態(tài)軋制AZ31B鎂合

2、金板材的超塑性及其變形機制；通過在AllianceRT/50試驗機上進行的超塑性剛性凸模脹形試驗，對軋制AZ31B鎂合金板材的超塑成形性能進行了初步研究，建立了AZ31B鎂合金板材超塑成形極限試驗曲線(FLC)，并對成形過程中AZ31B鎂合金板料發(fā)生集中性失穩(wěn)的條件進行了分析。利用金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、以及自編的空洞識別圖像分析軟件等手段對AZ31B鎂合金板材超塑性變形過程中的空洞損傷演化規(guī)律進行了定量分析。基于細觀統(tǒng)計損傷力

3、學(xué)，系統(tǒng)研究了鎂合金材料超塑性變形內(nèi)部損傷行為的計算方法，采用數(shù)值模擬預(yù)測含空洞損傷演化的AZ31B鎂合金板材超塑性理論成形極限曲線圖。 在變形溫度為673～763K、應(yīng)變速率為1×10-4～1×10-3S-1的實驗條件下，工業(yè)態(tài)熱軋AZ31B鎂合金板材表現(xiàn)出良好的超塑性。在變形溫度為723K和應(yīng)變速率為1×10-3S-1的最佳變形條件下，最大斷裂延伸率達到216﹪，在此條件下的應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m可達0.36左右。AZ31B鎂

4、合金超塑性的主要變形機制是晶界滑動(GBS)，變形初期有動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生。隨著變形程度的增加伴隨晶粒長大，但晶粒仍然基本保持等軸。 通過超塑性剛性凸模脹形試驗研究了軋制AZ31B鎂合金板材的成形性能。在變形溫度為573K，初始應(yīng)變速率為3.3×10-4S-1的條件下，試件脹形最大高度為41.20mm，半徑為50mm，其高徑比為H/d=0.824。首次建立了AZ31B鎂合金板材超塑成形極限試驗曲線(FLC)。 采用XL30-

5、TMP掃描電鏡對拉伸后試樣及超塑性變形各階段試樣軸剖面的空洞進行觀察，并用自編的“空洞識別圖像分析軟件”對空洞體積分數(shù)和空洞半徑進行了測定和分析。在AZ31B鎂合金超塑性變形過程中，空洞體積分數(shù)fv和拉伸方向真應(yīng)變ε之間的關(guān)系呈指數(shù)變化規(guī)律。采用Rice-Tracey模型，首次建立了AZ31B鎂合金超塑性變形過程中空洞長大數(shù)學(xué)模型。首次基于微損傷演化物理規(guī)律及統(tǒng)計細觀損傷力學(xué)，推導(dǎo)出了超塑性變形過程中材料損傷演化方程。 最后系統(tǒng)