AZ31鎂合金寬應變率下各向異性力學行為及形變機制研究.pdf

1、鎂合金作為一種輕質結構材料，在汽車和航空等領域的應用前景廣闊。然而，室溫環(huán)境中較強的各向異性限制了鎂合金的廣泛應用。為克服這一缺點，許多學者開展了大量宏觀力學行為和微觀結構演化方面的研究，但微觀結構演化如何影響鎂合金的宏觀力學行為仍不清楚，缺乏聯系宏觀與微觀變形的細觀尺度的測量。有關鎂合金各向異性變形的原因眾說紛紜，尚未達成共識。本文利用原位實時同步輻射X射線相襯成像和衍射多尺度測量方法研究不同應變率加載下鎂合金的各向異性變形。實驗設計

2、兩種加載方式，加載方向垂直或平行于變形鎂合金的c軸，分別記為LA⊥和LA‖。在鎂合金變形過程中，實現宏觀應力—應變曲線、細觀應變場和微觀衍射圖譜的同時采集。電子背散射衍射技術用于回收樣品中的變形孿晶的表征。
　　1、室溫環(huán)境中準靜態(tài)壓縮加載，應變率5×10-4s-1，LA⊥和LA‖樣品的應力—應變曲線、應變場和衍射圖譜演化均呈現明顯的差異。對于LA⊥樣品，{1012}拉伸孿生主導塑性變形，應力梯度通過

3、孿生被迅速釋放并使應變場變得均勻化，應變局域化程度的降低有效激發(fā)了應變硬化率的增加。然而LA‖樣品中的塑性變形主要依賴位錯運動，位錯在缺陷處形核并纏結引起應變集中，細觀非均勻變形導致應變硬化率的降低。
　　2、高溫環(huán)境中準靜態(tài)壓縮加載，應變率10-3s-1，鎂合金的宏觀力學性能、細觀應變場和微觀晶格變形呈現明顯的各向異性。由于初始織構的差異，在室溫和高溫下，{1012}拉伸孿晶主導LA⊥樣品的塑性變形，而位錯運動則在L

4、A‖樣品中較為盛行。隨著溫度的升高，LA⊥樣品中激發(fā)的{10(1)2}拉伸孿晶的數量逐漸減少，使得應變場的均勻化程度降低;高溫下，LA‖樣品中{11(2)2}錐面滑移較易啟動，使得LA‖樣品在高溫下呈現更加均勻的變形。{10(1)2}拉伸孿晶和錐面滑移均能通過協(xié)調垂直和平行于加載方向的變形使塑性變形變得均勻化。應變場不均勻度的差異導致LA⊥和LA‖樣品的應變硬化率呈現明顯的差異。<

5、br>　　3、分離式霍普金森壓桿加載，應變率約為5.5×103s-1，鎂合金的動態(tài)響應同準靜態(tài)加載類似呈現較強的各向異性。{10(1)2}拉伸孿晶使得應變場的不均勻度減小，應變場局域化程度的減小有效激發(fā)了應變硬化率的增加;位錯運動引起非均勻變形，應變場不均勻度的升高導致應變硬化率的減小。然而，在塑性變形的初期，動態(tài)加載過程中孿生主導塑性變形，而準靜態(tài)加載下主導塑性變形的則是位錯運動，表明加載應變率在一定程度上影響著鎂合金的變形模式。

6、r>　　4、平板撞擊加載，應變率0.92～1.35×105s-1，LA⊥和LA‖樣品的彈塑性轉變呈現明顯的各向異性，但二者的雨貢紐彈性極限基本相同，約為0.32GPa。低速撞擊下LA⊥樣品的層裂強度略高于LA‖樣品，隨著撞擊速度的增加，二者的層裂強度均隨撞擊速度的增加而增加，且差異減小;當撞擊速度增加至400m/s時，LA⊥和LA‖樣品的層裂強度基本一致。LA⊥樣品中形成大量的{10(1)2}拉