AZ31鎂合金的復合孿晶結構設計與強韌化機制.pdf

1、細晶強化是鎂合金重要的強化方法之一。傳統(tǒng)的細晶強化主要通過晶界分割晶粒來實現(xiàn),然而利用孿晶分割晶粒也可以有效地強化金屬。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。然而通過預變形產(chǎn)生一次孿晶組織只能實現(xiàn)鎂合金沿特定方向的強化,同時造成其他特定加載方向強度顯著降低。本文以具有強烈基面織構的AZ31鎂合金熱軋厚板為研究對象,采用沿TD和 RD方向室溫交叉壓縮預變形的方法,制備了含有{10-12}一次孿晶和{

2、10-12}-{10-12}二次孿晶的復合孿晶結構,實現(xiàn)材料的三維強化。系統(tǒng)研究了預變形參數(shù)對復合孿晶結構組織尺寸、取向和體積分數(shù)的影響,不同復合孿晶結構對力學性能和拉伸壓縮屈服不對稱性的影響。通過原位 EBSD分析了含有復合孿晶結構試樣沿不同方向加載時的變形機制,并建立了復合孿晶結構設計原則和強化模型。通過本課題的研究得出了如下結果:
　　(1)與單一孿晶結構相比,復合孿晶組織能有效的細化晶粒,復合孿晶中一次孿晶、二次孿晶和殘余

3、基體與沿TD和RD方向的應變量密切相關,沿RD方向應變量增加,一次孿晶和二次孿晶的體積分數(shù)顯著增加,殘余基體體積分數(shù)顯著降低,孿晶片層寬度尺寸有一定長大,當沿RD方向應變量超過7％以后,很多晶粒內部幾乎發(fā)生完全孿生變形。
　　(2)與單一孿晶結構相比,復合孿晶結構,可以更為有效地提高沿RD、TD和ND三個方向屈服強度,且?guī)缀醪唤档筒牧系乃苄?。在合適的預應變條件下,沿RD、TD和ND三個方向屈服強度均可以顯著高于原始試樣。復合孿晶結

4、構也有助于改進三個方向拉伸壓縮屈服不對稱性,三個方向的拉伸壓縮屈服不對稱性與預變形參數(shù)有密切關系。
　　(3)沿RD、TD和ND三個方向壓縮時,復合孿晶結構中存在多種變形機制,包括:退孿生、孿晶形核和孿晶長大。在特定的加載條件下,二次孿晶也會發(fā)生退孿生,形成一次孿晶。在特定的加載條件下,二次孿晶內部會再次發(fā)生拉伸孿生,形成三次孿晶。當一次孿晶或二次孿晶的基體消失時,無論沿哪個方向加載均不再發(fā)生退孿生。
　　(4)復合孿晶結構