基于晶体塑性理论镁合金塑性变形行为研究概述

对镁及其合金的基本特点作了详细的介绍,总结概括了镁合金塑性变形过程中的滑移与孪生两种变形机制,阐述了镁合金的塑性变形是滑移与孪生两种变形机制相互竞争的结果,并对镁合金在塑性变形中孪生与退孪生现象做出了解释。简述了经典的晶体塑性模型及理论,如泰勒(Taylor)模型、萨克斯(Sachs)模型、粘塑性自洽模型(VPSC)以及晶体塑性有限元模型(CPFE)。分析国内外关于镁合金晶体塑性理论研究,主要包括塑性变形力学性能的研究、晶体塑性变形过程中各种滑移与孪生机制的开动及织构演化的研究,并利用VPSC和CPFE进行模拟,在宏观、微观、介观尺度上分析镁合金塑性变形过程中各变形机制的影响。     

镁合金塑性变形中孪生的研究

介绍了镁合金变形过程中孪生的晶体学、位错机理以及几何位向学;探讨了孪晶的形核、长大与演变机制;分析了孪生过程对塑性变形的作用;论述了影响孪生的几种基本因素,包括晶粒取向、变形温度、变形速度、晶粒尺寸、预变形.研究结果表明,镁合金塑性变形过程中孪生变形的作用在于,通过孪生过程改变晶粒取向或通过孪晶间或孪晶与滑移之间的相互作用,诱发新的滑移和孪生;孪晶也可抑制裂纹的产生和扩展,从而提高变形镁合金的室温塑性.     

镁合金塑性变形力学行为与微观组织研究进展

介绍了镁合金在单轴压缩、单轴拉伸、轧制和挤压条件下塑性变形的力学行为及微观组织结构演变规律。简述了镁合金中二次拉伸孪生现象以及各种变形条件下孪生与孪生变体类型的选择规律。基于对镁合金位错滑移、机械孪生及动态回复与再结晶行为的认识,对镁合金力学行为的各向异性、轧制与挤压成型能力的影响规律进行了探讨,强调了初始织构对变形机制、动态再结晶及成型能力的重要影响。最后讨论了析出强化镁合金塑性变形与强韧化机理。     

施密特因子在镁合金微观变形机制研究中的应用

施密特因子具有计算简单、表述方便的优点,在金属微观塑性变形机理分析中,能够定性判断微观变形模式滑移和孪晶的启动。首先介绍了施密特因子在密排六方晶体结构中的多种表述形式,然后分别列出了其在镁合金塑性变形微观机理分析中的应用。上述应用结果表明,施密特因子在镁合金变形机理研究中是不可缺少的工具。     

石墨烯/Cu复合材料力学性能的分子动力学模拟

结合嵌入原子方法（EAM）、反应经验键序（REBO）作用势和Morse势函数,采用分子动力学方法研究了石墨烯/Cu复合材料的弹性性能和变形机制。分子动力学计算得到复合材料的弹性模量随石墨烯体积分数的增加而线性增加,这与Halpin-Tsai模型的预测趋势吻合。此外,石墨烯的加入同时也提供了复合材料的屈服强度。通过比较预制裂纹在单晶铜和石墨烯/Cu复合材料中的动态扩展,发现石墨烯的加入显著抑制了裂纹的扩展,材料的变形主要表现为沿石墨表面的滑移。石墨烯很大程度上提高了复合材料的塑性变形能力。     

镁合金的塑性变形机制和孪生变形研究

概述了镁合金的塑性变形机制,介绍了镁合金的主要孪生系及其表征技术,详细分析了变形温度、变形速率、受力方向和晶粒尺寸等对镁合金孪生变形的影响,讨论了孪生变形对镁合金塑性变形、动态再结晶、力学性能与断裂的影响。孪生通常发生在粗大晶粒中,晶粒细化可以激活镁合金中的非基面滑移,抑制孪生变形和降低镁合金的各向异性,指出细晶镁合金的研制和工业化生产是变形镁合金发展的重要方向。     

基于分子动力学模拟的纳米多晶α-碳化硅变形机制

在考虑晶界和温度效应影响的条件下,基于分子动力学法使用Vashishta势函数研究多晶α-碳化硅基体在纳米压痕作用下的塑性变形机制,分析载荷位移曲线并通过识别变形结构描述了变形区域中的原子破坏和迁移轨迹变化。在下压过程中,因接触载荷不断增大在接触区的晶粒内产生无定型化相变并不断向晶体内部扩展,扩展到晶界处被阻碍住。随着载荷的持续增大,晶界作为位错发射源在高应力水平下出现1/2〈110〉全位错滑移。同时,随着温度的升高α-碳化硅多晶的承载能力下降,特别是材料内部出现塑性变形,位错从晶界处形核长大并向晶体内部扩展,最后形成‘U型’位错环。     

镁合金在大变形和高应变率下塑性变形研究进展

介绍了强应变塑性大变形下镁合金研究现状.重点综述了在较高应变率及冲击载荷作用下关于镁合金变形的研究情况,同时也比较详细地综述了在不同温度、不同载荷作用下镁合金塑性变形特征及其物理机制.最后简要介绍了几个描述材料在较高应变率和冲击载荷作用下变形行为的数学表示式,并就镁合金作为结构材料的研究说明了作者的一些看法.     

镁合金中〈c+a〉锥面滑移系开动的条件

〈c+a〉锥面滑移系的开动对充分发挥和改善镁合金的塑性变形能力具有十分重要的意义。评述了〈c+a〉位错滑移开动条件,如升高变形温度、加入合金元素Li、细化晶粒等,以及对镁合金塑性变形能力的影响,深入探讨了静水压力对〈c+a〉锥面滑移系开动的作用和进一步的研究方向。     

基于粘塑性自洽模型AZ31镁合金塑性变形行为研究

以挤压态AZ31镁合金为研究对象,通过修正的VPSC模型,构建耦合滑移和孪生的晶体塑性力学模型,从微观变形机制的角度研究镁合金在不同加载方式下的塑性变形行为。通过EBSD等实验结果与模拟结果对比发现,轴向压缩过程中,协调变形的主要机制为拉伸孪生和基面滑移,拉伸孪晶的大量开启导致晶粒c-轴发生约90°的旋转,使得{0002}基面织构的极密度向挤压(ED)的正反方向偏移,{11-20}和{10-10}棱柱面织构的极密度逐渐向垂直于挤压方向的TD方向偏移;轴向拉伸过程中,变形初期的变形机制以基面滑移为主,棱柱面滑移为辅,随着变形的增加,主导变形机制变为棱柱面滑移;且无论变形百分比多少,{0002}和{11-20}极图基本没有发生变化,只是织构强度有所增加,而棱柱面滑移的大量开启,使得{10-10}棱柱面织构的极密度向ED方向偏移。     

多向锻造法细化镁合金晶粒的研究现状

多向锻造技术能显著细化晶粒,大幅改善材料的力学性能,是一种极具潜力的大塑性变形工艺。综述了多向锻造技术细化镁合金晶粒的研究现状,介绍了多向锻造技术的工艺流程以及晶粒细化机制,展望了多向锻造技术未来的研究方向。     

镁合金化阻燃的研究进展

介绍了添加各种合金元素(包括Ca、Be、Zn、Ba、RE以及复合添加)对镁合金的阻燃和抗氧化性能的影响规律,展望了阻燃镁合金的发展趋势和潜在应用领域,即通过多元微合金化设计提高镁合金的阻燃性能,并兼顾其塑性变形能力,发展高速交通工具用阻燃变形镬合金挤压型材.     

热处理对挤压变形AM20镁合金疲劳性能的影响

本文研究了固溶处理和固溶＋时效处理对挤压变形AM20镁合金低周疲劳性能的影响。结果表明,不同制度的热处理对挤压变形AM20镁合金循环变形抗力的影响与外加总应变幅的高低有关;不同处理状态的挤压变形AM20镁合金的塑性应变幅、弹性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Coffin--Manson和Basquin公式来描述。此外,不同处理状态的挤压变形AM20镁合金的循环应力幅与塑性应变幅之间呈线性关系。     

超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金研究进展

超高强韧镁合金的研发对推广镁合金在高技术领域的应用具有重要意义。镁与稀土均是我国的优势资源,因此在我国发展超高强韧稀土镁合金具有得天独厚的优势,其中Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金因其接近高强铝合金的超高强度和塑性,近年来受到研究者的广泛关注。综述了超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的合金成分、常规塑性变形工艺、新型剧烈塑性变形工艺和热处理工艺对该合金显微组织和力学性能的影响规律,以及该超高强韧变形镁合金的显微组织特征和强韧化机理。T5峰时效态超高强韧Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.4Zr(质量分数)挤压合金具有双峰分布的晶粒尺寸“软-硬”复合层片微结构,以及由高密度的基面γ′纳米片状析出相和棱柱面β′纳米析出相形成的近连续网状结构,该挤压合金室温拉伸屈服强度、拉伸强度和断裂延伸率分别为466 MPa、514 MPa和14.5%。介绍了哈尔滨工业大学等单位在超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的规模化制备和应用方面的研究进展,并展望了Mg-Gd-Y-Zn-Zr系变形镁合金的发展趋势。     

塑性成形方法对镁合金耐蚀性的影响及展望

随着镁合金产业的快速发展,如何通过塑性成形方法提高镁合金的耐蚀性成为了重要课题。镁及其合金因具有低密度、高比强度和较好的回收性等优点而受到广泛关注,然而室温变形能力和耐腐蚀性能差等缺点是其广泛应用的瓶颈。在总结镁合金腐蚀特点及面临问题的基础上,综合分析了国内外塑性成形方法对镁合金腐蚀领域的相关研究,综述了不同加工成形方法在提高镁合金耐蚀性应用方面的进展,从腐蚀机理和工艺参数2个方面进行了讨论。介绍了不同塑性成形方法对镁合金耐蚀性的影响机制,其中包括挤压–ECAP、超声滚压处理、等通道转角挤压、热轧处理、触变成形、板材挤压、板材轧制、交叉轧制、异步轧制和异步交叉轧制、压铸、快速凝固、搅拌摩擦焊、增材制造、喷丸等。从成分分布、析出相等微观角度阐述了影响镁合金腐蚀行为的机制,指出了塑性成形方法在提高镁合金耐蚀行为方面存在的问题,为提高镁合金的耐蚀性提出建议。     

Potential Magnesium Alloys for High Temperature Die Cast Automotive Applications: A Review

Magnesium, as a lightweight construction material, has rapidly grown its applications in the automotive industry since the early 1990s. To maximize the weight reduction of vehicles by lightweight magnesium alloys in the coming years, the use of newly developed high-temperature magnesium alloys is expected to increase significantly, particularly in the powertrain applications where the creep resistance is always required. This article reviews recent developments of the creep-resistant magnesium alloys. Fundamental aspects of the creep deformation theory and mechanisms are described. The metallurgical principles for designing the creep-resistant alloys are highlighted. The creep behavior of magnesium and its conventional alloys is discussed based on some microstructure analyses. The mechanical properties, microstructure, and manufacturability of the newly developed creep-resistant magnesium alloys are also overviewed. The further research and development work is outlined in terms of developing magnesium alloys for some potential and value-added automotive applications.     

Insight from in situ microscopy into which precipitate morphology can enable high strength in magnesium alloys

Magnesium alloys, while boasting light weight, suffer from a major drawback in their relatively low strength. Identifying the microstructural features that are most effective in strengthening is therefore a pressing challenge. Deformation twinning often mediates plastic yielding in magnesium alloys. Unfortunately, due to the complexity involved in the twinning mechanism and twin-precipitate interactions, the optimal precipitate morphology that can best impede twinning has yet to be singled out. Based on the understanding of twinning mechanism in magnesium alloys, here we propose that the lamellar precipitates or the network of plate-shaped precipitates are most effective in suppressing deformation twinning. This has been verified through quantitative in situ tests inside a transmission electron microscope on a series of magnesium alloys containing precipitates with different morphology. The insight gained is expected to have general implications for strengthening strategies and alloy design.