鎂合金的超塑性與變形過(guò)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(lái)，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(duì)擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍和提高其使用價(jià)值是有益的，尤其對(duì)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(jì)和實(shí)用價(jià)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(kāi)研究工作。通過(guò)在HT-9102材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的超塑性拉伸試驗(yàn)，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(jī)制；通過(guò)在AllianceRT/50試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的超塑性剛性凸模脹形試驗(yàn)，對(duì)軋制AZ31B鎂合金板材的超塑成形性能進(jìn)行了初步研究，建立了AZ31B鎂合金板材超塑成形極限試驗(yàn)曲線(FLC)，并對(duì)成形過(guò)程中AZ31B鎂合金板料發(fā)生集中性失穩(wěn)的條件進(jìn)行了分析。利用金相顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、以及自編的空洞識(shí)別圖像分析軟件等手段對(duì)AZ31B鎂合金板材超塑性變形過(guò)程中的空洞損傷演化規(guī)律進(jìn)行了定量分析?；诩?xì)觀統(tǒng)計(jì)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(jì)算方法，采用數(shù)值模擬預(yù)測(cè)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(shí)驗(yàn)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(dá)到216﹪，在此條件下的應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m可達(dá)0.36左右。AZ31B鎂

4、合金超塑性的主要變形機(jī)制是晶界滑動(dòng)(GBS)，變形初期有動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生。隨著變形程度的增加伴隨晶粒長(zhǎng)大，但晶粒仍然基本保持等軸。 通過(guò)超塑性剛性凸模脹形試驗(yàn)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(yàn)曲線(FLC)。 采用XL30-

5、TMP掃描電鏡對(duì)拉伸后試樣及超塑性變形各階段試樣軸剖面的空洞進(jìn)行觀察，并用自編的“空洞識(shí)別圖像分析軟件”對(duì)空洞體積分?jǐn)?shù)和空洞半徑進(jìn)行了測(cè)定和分析。在AZ31B鎂合金超塑性變形過(guò)程中，空洞體積分?jǐn)?shù)fv和拉伸方向真應(yīng)變?chǔ)胖g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(guò)程中空洞長(zhǎng)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(jì)細(xì)觀損傷力學(xué)，推導(dǎo)出了超塑性變形過(guò)程中材料損傷演化方程。 最后系統(tǒng)