AZ80镁合金热变形本构模型及动态再结晶行为研究

基于AZ80镁合金高温热压缩成形试验,对合金热变形本构模型及动态再结晶行为进行了研究。采用双曲正弦模型回归分析变形温度和应变速率对AZ80镁合金热变形流动应力的影响,建立了AZ80合金高温塑性变形的本构模型;定量分析了镁合金发生动态再结晶的临界条件与变形参数之间的函数关系,基于Avrami方程建立了AZ80镁合金动态再结晶动力学模型。     

镁合金AZ61变形组织研究

用热模拟机对AZ61镁合金在150-400℃、0．01～10s^-1条件下进行压缩变形；利用现代冶金分析、硬度测试及扫描电镜等研究不同变形条件下AZ61镁合金的组织与性能。结果表明：AZ61镁合金压缩变形时表现出动态再结晶特征，随温度上升，再结晶容易发生且应力峰降低，再结晶晶粒变大；随应变速率上升，发生再结晶转变的临界应变增大且再结晶晶粒尺寸减小；同时在实验温度范围内，合金塑性随变形温度上升有所改善。     

金属材料的动态再结晶机制及组织特征

动态再结晶是金属材料改变组织状态的一种重要方式。本文综述了典型金属材料在高温塑性变形中的三种动态再结晶机制,即不连续动态再结晶、连续动态再结晶和几何动态再结晶。描述了不同再结晶机制的组织特征,包括晶界取向分布、晶内取向积累方式、动态再结晶晶粒尺寸及其与流变应力的关系。作者基于Ti-24Ni-4Zr-8Sn和Ti-25Nb-3Zr- 3Mo-2Sn钛合金的热变形组织演变的研究,提出除了材料本质性能决定了高温塑性变形的再结晶机制外,温度、应变速率、应变量及变形方式等的不同配合可以导致多种再结晶机制发生。     

变形镁合金的塑性变形机制与动态再结晶

综述了镁合金的几种塑性变形机制，并介绍了ZK60合金在不同温度下的变形机制。同时综述了镁合金的动态再结晶机制，以及动态再结晶对变形和超塑性变形的作用。     

AZ31镁合金热变形动态再结晶晶粒尺寸预测模型

采用热模拟实验方法获得了AZ31镁合金热变形真实应力-真实应变曲线，分析了变形工艺参数对AZ31镁合金热变形动态再结晶晶粒尺寸的影响规律。随着塑性变形应变速率的增大，动态再结晶晶粒尺寸减小。随着塑性变形温度的升高，晶粒尺寸增大。基于Yada模型，建立了AZ31镁合金热变形动态再结晶晶粒尺寸与变形工艺参数关系模型，以及动态再结晶临界应变与变形温度关系模型。晶粒尺寸预测模型计算值与实验值相吻合，最大相对误差为8.5%。临界应变模型计算值与实验值相吻合，最大相对误差为8.1%。建立的动态再结晶晶粒尺寸预测模型和临界应变预测模型的适用条件为变形温度250～400℃,应变速率0.01～1.0 s^-1。     

AZ31B镁合金塑性变形动态再结晶的实验研究

通过不同应变速率和不同温度下的轴对称压缩试验,研究了AZ31B镁合金塑性变形与动态再结晶的相互依赖关系。研究证实,温度T在200℃～400℃区间、变形程度ε约0.2左右时,开始出现动态再结晶(DRX)现象。随变形程度的增加,DRX晶粒不断增多,材料呈现明显的软化趋势,流动应力下降。当DRX过程完成以后,继续变形,材料又出现硬化行为。为镁合金塑性变形组织演变的定量研究打下了基础。     

KBM10镁合金高温压缩变形行为

研究了铸态KBM10镁合金在温度573~673K,应变速率5×10~(-4)~5×10~(-2)s~(-1)内高温压缩变形过程中的微观组织演变,分析了变形温度和应变速率对该合金动态再结晶行为的影响,分析了温度、应变速率与流变应力的关系。结果表明:KBM10镁合金高温压缩塑性变形的主要软化机制为动态再结晶,温度和应变速率二者均是影响再结晶形核和长大的主要因素。在本实验条件下,KBM10镁合金的变形本构方程可拟合为双曲正弦函数ε=-A[sinh(ασ)]~nexp(-Q/RT),其中应力指数n为4.717,激活能为149.8 kJ/mol.     

铸态AZ61镁合金热压缩变形组织变化

利用Gleeble-1500对铸态AZ61镁合金在变形温度200~500℃,应变速率0.001~1s-1的条件下进行压缩变形;利用显微结构分析和硬度测试等研究不同变形条件下AZ61镁合金的组织和性能,引用Z值(Zener-Hollomon系数)研究温度和应变速率对AZ61镁合金组织的影响,建立再结晶晶粒尺寸与Z值之间的关系。结果表明:铸态AZ61镁合金在热变形时表现出动态再结晶特征,随温度上升,再结晶容易发生且峰值应力降低,再结晶晶粒尺寸随温度升高而增大;随应变速率上升,峰值应力增大且峰值应力对应的应变量增大,再结晶晶粒尺寸减小;硬度大小的变化也与动态再结晶密切相关。     

基于BP神经网络的镁合金晶粒尺寸及流变应力模型

通过等温压缩试验研究了热变形条件对AZ61B镁合金再结晶晶粒尺寸及其流变应力的影响，并采用人工神经网络方法分别建立了动态再结晶晶粒尺寸及流变应力的模型。利用反向传播算法对网络进行试探性训练研究，得到了最佳参数。结果表明，所建立的网络模型具有优良的性能，能精确预测AZ61B合金热变形条件下的再结晶晶粒尺寸及流变应力。     

基于元胞自动机AZ31镁合金微观组织模型

以AZ31镁合金在热压缩过程中微观组织演变为基础,结合元胞自动机模型(CA),建立了镁合金变形过程中再结晶晶粒尺寸模型和动态再结晶百分数模型。通过对铸态AZ31镁合金在不同变形条件下的热压缩实验,推导出镁合金的位错密度模型、临界位错密度模型、形核率模型和晶粒长大模型。结合元胞自动机具体演变规则,建立元胞自动机模型,并利用应力应变曲线及晶粒大小验证元胞自动机的模拟结果,验证该模型的准确性,结合实验数据和JMAK理论,推导出再结晶晶粒尺寸模型和动态再结晶百分数模型。借助DEFORM-3D分析软件得到镁合金在变形过程中,晶粒尺寸分布的变化情况以及动态再结晶百分数分布的变化情况。     

AZ31镁合金挤压板材的中温变形机理及软化机制(英文)

研究AZ31镁合金挤压板材在473～523K的温度范围内。应变速率0.001～1.0s-1压缩时的流变应力行为,计算板材沿挤压方向压缩时的激活能,并结合光学显微镜和透射电子显微镜探讨合金软化机制和变形机理之间的联系。结果表明,在中温下沿挤压方向压缩时,AZ31挤压态镁合金的变形激活能为174.18kJ/mol。这说明,由热激活位错交滑移所控制的动态再结晶是合金中温变形的主要软化机制。位错滑移是中温变形的主要变形机理,而孪生的作用则不大。其主要的动态再结晶机制为持续动态再结晶,并伴随少量的孪生动态再结晶。     

Effects of deformation parameters on microstructure and mechanical properties of magnesium alloy AZ31B

Plastic deformation and dynamic recrystallization (DRX) behaviors of magnesium alloy AZ31B during thermal compression and extrusion processes were studied.In addition, effects of deformation temperature and rates on the microstructure and mechanical properties were investigated.The results show that the DRX grains nucleate initially at the primary grain boundaries and the twin boundaries, and the twinning plays an important role in the grain refinement.The DRX grain size depends on the deformation temperature and strain rate The average grain size is only 1 μm when the strain rate is 5 s-1 and temperature is 250 ℃.It is also found that the DRX grain can grow up quickly at the elevated temperature.The microstructure of extruded rods was consisted of tiny equal-axis DRX grains and some elongated grains.The rods extruded slowly have tiny grains and exhibit good mechanical properties.     

Mg-3Y合金大应变量轧制过程中的孪生辅助动态再结晶及组织演变

采用预挤压加单道次大应变量热轧制的方法制备了Mg-3Y（质量分数,%）合金板材。并研究了大应变量轧制过程中不同孪晶类型对合金动态再结晶（DRX）及组织演变的影响。结果表明,在挤压比为8:1的预挤压过程中,合金内部发生了几乎完全的动态再结晶。而在接下来的大应变量热轧制过程中,孪生变形尤其是■压缩孪晶及■双孪晶在协调合金的塑性应变中发挥了重要作用。此外,大量动态再结晶在压缩孪晶及双孪晶内部发生,并扩展到非孪晶区域,有效缓解了轧制过程中的内应力集中。上述2个过程对提高合金在大应变量轧制中的成形性均起到了促进作用。     

AZ31B镁合金热压缩变形的组织变化与变形机制

对铸态AZ31B镁合金在温度280℃～440℃、应变速率0.001s-1～0.1s-1条件下进行热压缩实验,分析变形程度、应变速率和加热温度对其微观组织变化的影响,探讨合金的热压变形机制。实验结果表明,该合金热变形时发生了动态再结晶。变形温度越高、变形速率越小和变形量越大时,动态再结晶进行的越充分;变形温度越低、变形速率越大和变形量越大时,动态再结晶晶粒越细小。该合金的热变形机制是滑移孪晶联合机制。     

挤压AZ31B镁合金板材中温轧制变形中的组织变化

在220℃的温度条件下,对AZ31B挤压板材进行单道次轧制变形,通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察了中温变形AZ31B微观组织演变。结果表明,在中温变形的初始阶段,孪生为主要的变形机制,随变形量的增加,变形畸变能的积聚以及孪晶间的相互作用,导致了动态再结晶的形核与长大,在大的变形量条件下,孪生、形变带和动态再结晶共同作用,使变形得以进行。     

Coupled Influence of Temperature and Strain Rate on Tensile Deformation Characteristics of Hot-Extruded AZ31 Magnesium Alloy

To explore the coupled effect of temperature T and strain rate_e on the deformation features of AZ31 Mg alloy,mechanical behaviors and microstructural evolutions as well as surface deformation and damage features were systematically examined under uniaxial tension at T spanning from 298 to 523 K and_e from 10-4to 10-2s-1. The increase in T or the decrease in_e leads to the marked decrease in flow stress, the appearance of a stress quasi-plateau after an initially rapid strain hardening, and even to the occurrence of successive strain softening. Correspondingly, the plastic deformation modes of AZ31 Mg alloy transform from the predominant twinning and a limited amount of dislocation slip into the enhanced non-basal slip and the dynamic recrystallization(DRX) together with the weakened twinning. Meanwhile, the cracking modes also change from along grain boundaries(GBs) and at twin boundaries(TBs) or the end of twins into nearby GBs where the DRX has occurred. The appearance of a stress quasi-plateau, the formation of large-sized cracks nearby GBs, and the occurrence of continuous strain softening, are intimately related to the enhancement of the non-basal slip and the DRX.     

脉冲电流对AZ31镁合金显微组织及拉伸变形行为的影响

为改善镁合金塑性变形能力,在AZ31镁合金的拉伸变形中引入高密度脉冲电流,研究了脉冲电流对合金显微组织及拉伸变形行为的影响规律,并探讨了其机理。结果表明,与未加脉冲电流拉伸相比,施加脉冲电流的AZ31镁合金的变形抗力显著降低,并且随脉冲电流密度的提高,其变形抗力下降的幅度增大。施加脉冲电流的合金在拉伸过程中发生了明显的动态再结晶,再结晶晶粒细小均匀,从而降低了合金的变形抗力。这是由于脉冲电流可以提高原子通量、促进原子扩散、加快小角亚晶向大角度亚晶转变,从而促进了合金的动态再结晶。另一方面,脉冲电流产生的电效应能够改变位错的激活能,使其容易克服滑移面上的障碍,增加位错可动性,从而提高合金塑性变形能力。