AZ31變形鎂合金的形變與損傷行為研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)材料在使用過程中必然要承受各種類型的載荷,所以有關(guān)各類具有巨大應(yīng)用潛力的鎂合金的力學(xué)性質(zhì)的研究對(duì)此類結(jié)構(gòu)材料的進(jìn)一步研制與運(yùn)用是至關(guān)重要的。本論文選取典型的AZ31變形鎂合金作為研究材料,在不同溫度和不同應(yīng)變速率下考察了其單向壓縮和拉伸形變與損傷行為,以豐富人們對(duì)此類鎂合金結(jié)構(gòu)材料力學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)。
　　 對(duì)平行于擠壓方向切取的AZ31鎂合金試樣在室溫到250℃范圍內(nèi),分別以不同的應(yīng)變速率(10-2/s、10-3/S、10-4

2、)進(jìn)行壓縮和拉伸實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明溫度在總體上對(duì)AZ31鎂合金的壓縮和拉伸性能均有較明顯的影響,而應(yīng)變速率的影響相對(duì)溫度來說要弱。對(duì)于壓縮真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線,隨著溫度的升高和應(yīng)變速率的降低,最大壓縮強(qiáng)度逐漸減小并有向應(yīng)變減小的方向移動(dòng)的趨勢(shì)。對(duì)于拉伸真應(yīng)力.真應(yīng)變曲線,最大拉伸強(qiáng)度也隨著溫度的升高而降低。
　　 溫度和應(yīng)變速率對(duì)AZ31鎂合金表面變形及損傷特征有較明顯的影響,溫度越低、應(yīng)變速率越高則損傷越嚴(yán)重。在較低的溫度和較高

3、的應(yīng)變速率下壓縮和拉伸后的試樣表面均可觀察到剪切裂紋,這些裂紋大都沿著與加載軸成±45°角的最大剪切應(yīng)力平面沿晶界萌生和發(fā)展,同時(shí)在壓縮試樣上可清晰地觀察到孿晶裂紋以及兩套剪切帶。
　　 在實(shí)驗(yàn)中所有壓縮后的試樣微觀組織中均有變形孿晶存在,且其數(shù)量隨著溫度的增高和應(yīng)變速率的降低而減少,在較低溫度壓縮后的組織中的孿晶有較好的方向性:而在拉伸后只有室溫和100℃的試樣的微觀組織中可觀察到變形孿晶。相比較而言,孿生更容易在壓縮變形中發(fā)

4、生。
　　 在AZ31鎂合金200℃以上的壓縮和拉伸后的試樣顯微組織中可觀察到動(dòng)態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象,再結(jié)晶晶?；狙鼐Ы绶植?且數(shù)量和體積都隨著溫度的升高和應(yīng)變速率的降低而增大。AZ31鎂合金的變形呈現(xiàn)不均勻性,在近斷口區(qū)域和遠(yuǎn)離斷口區(qū)域的顯微組織存在明顯的差別,尤其在拉伸后試樣的顯微組織中體現(xiàn)得更明顯。
　　 室溫和100℃下的壓縮斷口呈現(xiàn)為典型的混合型剪切斷口;而拉伸斷口在室溫和100℃時(shí)為典型的韌窩與解理的混合型斷口,在

5、150℃以上為韌窩聚集型斷口,且隨溫度的升高韌窩尺寸明顯增大。壓縮斷裂均為沿著與壓縮方向成45°角的最大剪切應(yīng)力平面發(fā)生的剪切斷裂;拉伸斷裂在100℃以下表現(xiàn)為沿著與拉伸方向成45°角的明顯的剪切斷裂,在高于150℃時(shí)試樣在斷口處有頸縮現(xiàn)象,應(yīng)變速率低的斷口較應(yīng)變速率高的斷口表現(xiàn)出更高的塑性斷裂特征。
　　 在200℃以下的壓縮變形中,AZ31鎂合金主要依靠基面滑移、孿生、動(dòng)態(tài)回復(fù)軟化以及剪切帶來協(xié)調(diào)變形;而在200℃及以上的壓