Laasraoui-Jonas位错密度模型结合元胞自动机模拟AZ31镁合金动态再结晶

通过Gleeble 3500热压缩试验机对AZ31镁合金进行热压缩实验,得到温度为300、350、400、450和500℃,应变速率为0.03、0.3、和3 s 1的流变应力曲线。对流变应力曲线进行图形变换求解出不同应变速率下的回复参数r,求得的回复参数的自然对数lnr与温度的倒数1/T成线性相关。结果表明:可以采用修正的Laasraoui-Jonas(L-J)位错密度模型计算AZ31镁合金动态再结晶过程中的位错密度演变;修正的L-J位错密度模型结合元胞自动机(CA)能精确地模拟位错密度动态再结晶过程。     

拉伸条件下AZ31镁合金动态再结晶的研究

在200～300℃,应变速率10-3s-1时对挤压态AZ31镁合金进行拉伸试验,研究了温度及断面收缩率对镁合金动态再结晶的影响.结果表明:初始动态再结晶的临界应变约为峰值应变的0.8～0.87;随着温度升高或断面收缩率增加,动态再结晶分数增加,并建立了动态再结晶分数与断面收缩率之间的数学模型;动态再结晶晶粒尺寸随温度升高而增大,且再结晶晶粒直径与Z因子之间符合特定的指数关系.     

基于3D CA的AZ31镁合金动态再结晶行为研究

本文建立了三维元胞自动机(3D-CA)模型,通过热压缩试验和电子背散射衍表征技术(EBSD),对AZ31镁合金在热变形过程中的微观组织演化规律进行可视化和定量预测。根据试验得出的真应力-应变曲线,确定了3D-CA模型参数在试验条件下的取值,建立了模型参数与变形条件(应变、变形温度和应变速率)之间的关系。利用所建立的3D-CA模型,对AZ31镁合金在热变形过程中的流动行为和微观组织演化进行模拟和讨论。结果表明:再结晶体积分数随着应变的增大而增加,随着变形温度的增大或应变速率降低而增大,提高应变速率或降低温度可以细化再结晶晶粒。模拟结果与实验结果吻合较好,相对误差值在4.5%-16.2%之间,所建立的3D-CA模型能够较准确地预测镁合金AZ31的微观组织演化。     

AZ31镁合金热轧变形的动态再结晶机制

在轧制温度603~703 K、轧制压下量20%~40%、应变速率4~16 s-1下对AZ31镁合金进行轧制变形,研究轧制压下量、应变速率和变形温度对AZ31镁合金变形组织的影响,分析了镁合金的动态再结晶机制。结果表明：应变速率和变形温度不仅影响动态再结晶进行的程度,而且能够改变再结晶的方式或形核机制。当轧制应变速率= 13.9 s-1,变形温度T=603 K时,再结晶方式为孪生动态再结晶;变形温度升高到703 K时,沿晶界有链状新晶粒出现。当变形温度T= 673 K,应变速率= 11.35 s-1时,再结晶方式以孪生动态再结晶为主;应变速率降低到= 4 s-1时,再结晶方式以旋转动态再结晶为主。     

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。     

半连续铸态镁合金AZ31动态再结晶模型建立与验证

通过Gleeble-3500热变形模拟机对半连续铸态镁合金AZ31进行热压缩,变形温度为300~450℃,应变速率为0.01~1.00 s-1,得出应力-应变曲线后进行线性回归处理,建立了动态再结晶动力学模型,而后通过对热压缩中的动态再结晶过程进行有限元分析,将模拟的再结晶结果与实验结果进行比较验证。结果表明,随着变形温度的升高或者应变速率的降低,动态再结晶分数增加。同时,变形温度越低,应变速率越高,再结晶晶粒尺寸越细小。预测的晶粒尺寸、分布与试验结果一致。     

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。     

AZ31镁合金高温热压缩变形特性

在应变速率为0.005～5 s-1、变形温度为250～450℃条件下,在Gleeble-1500热模拟机上对AZ31镁合金的高温热压缩变形特性进行了研究.结果表明:材料流变应力行为和显微组织强烈受到变形温度的影响;变形温度低于350℃时,流变应力呈现幂指数关系;变形温度高于350℃时,流变应力呈现指数关系;变形过程中发生了动态再结晶且晶粒平均尺寸随变形参数的不同而改变,其自然对数与Zener-Hollomon(Z)参数的自然对数成线性关系;材料动态再结晶机制受变形机制的影响,随温度的不同而改变;低温下基面滑移和机械孪晶协调变形导致动态再结晶晶粒的产生;中温时Friedel-Escaig机理下位错的交滑移控制动态再结晶形核;高温时位错攀移控制整个动态再结晶过程.在本实验下,材料的最佳工艺条件是:变形温度350～400℃,应变速率为0.5～5 s-1.     

变形程度对铸态AZ31镁合金动态再结晶的影响

研究了铸态AZ31镁合金在温度为250～425℃、变形量为10%～40%、应变速率为0.01 s-1的条件下的热压缩时动态再结晶的变化规律,分析了流变应力与变形程度的关系。结果表明:铸态AZ31镁合金在应变速率为0.01 s-1的条件下进行热压缩变形,变形程度达到40%时,材料会发生断裂;当应变速率和变形温度一定时,流变应力随变形程度的增大不断增加,在达到峰值后逐渐降低,表现出明显的动态再结晶的特征;且随变形程度的增大,动态再结晶晶粒越来越多。     

AZ31镁合金多阶段超塑性变形

开展了多阶段变形的方法对AZ3 1镁合金超塑性性能提升的研究。结果表明 :第一阶段动态再结晶的最佳条件是温度 3 0 0℃、应变速率 1× 10 - 3s- 1 、此条件下变形量为 5 0 %的时候 ,晶粒尺寸约为 10 μm ;在第二阶段 ,实验温度为40 0℃以及应变速率为 10 - 3s- 1 的变形条件下 ,获得最大延伸率 2 82 .1%。     

工业态AZ31镁合金的超塑性变形行为

研究了工业态AZ31镁合金在温度 6 2 3～ 72 3K和应变速率 1× 10 -5～ 1× 10 -3 s-1范围内的超塑性变形行为。结果表明 ,工业态AZ31镁合金表现出良好的超塑性 ,其最高断裂延伸率达到 314%,应变速率敏感指数达 0 .4。显微组织观察和断口分析表明 ,工业态AZ31镁合金超塑变形主要由晶界滑动机制所控制 ,同时 ,动态再结晶也是合金超塑变形的一种协同机制。     

挤压比对AZ31镁合金组织结构的影响

试验研究了挤压比对AZ31镁合金组织结构的影响.结果表明,258℃挤压变形镁合金在形变初期容易出现孪晶,再结晶晶粒一般出现在晶界和孪晶附近.挤压比小时动态再结晶晶粒平均尺寸为2 μm,动态结晶细化了晶粒.随着挤压比增大,晶粒尺寸减小,组织趋于均匀.挤压比达到16时,动态再结晶基本完成.挤压比为25时,能得到晶粒细小且均匀的组织,平均晶粒尺寸为7.3 μm.     

Static recrystallization behavior of hot-deformed magnesium alloy AZ31 during isothermal annealing

The static recrystallization of hot-deformed magnesium alloy AZ31 during isothermal annealing was studied at temperature of 503 K by optical and SEM/EBSD metallographic observation. The grain size change during isothermal annealing is categorized into three regions, i.e. an incubation period for grain growth, rapid grain coarsening, and normal grain growth. The number of fine grains per unit area, however, decreases remarkably even in incubation period. This leads to grain coarsening taking place continuously in the whole period of annealing. In contrast, the deformation texture scarcely changes even after full annealing at high temperatures. It is concluded that the annealing processes operating in hot-deformed magnesium alloy with continuous dynamic recrystallized grain structures can be mainly controlled by grain coarsening without texture change, that is, continuous static recrystallization.     

Influence of hot extrusion on microstructure and mechanical properties ofAZ31 magnesium alloy

Extrusion treatment is a common method to refine the grain size and improve the mechanical properties of metal material. The influence of hot extrusion on microstructure and mechanical properties of AZ31 magnesium alloy was investigated. The results ,show that the mechanical properties of AZ31 alloy are obviously improved by extrusion treatment. The ultimate tensile strength （UTS） of AZ31 alloy at room temperature is measured to be 222 MPa, and is enhanced to 265.8 MPa after extrusion at 420℃. The yield tensile strength （YTS） of AZ31 alloy at room temperature is measured to be 84 MPa, and is enhanced to 201 MPa after extrusion at 420℃. The effective improvements on mechanical properties result from the formation of the finer grains during extrusion and the finer particles precipitated by age treatment. The features of the microstructure evolution during hot extruded of AZ31 alloy are dislocation slipping on the matrix and occurrence of the dynamic recrystallization.     

AZ31B镁合金再结晶过程的动力学

对AZ31B镁合金热轧板材退火处理的静态再结晶进行了动力学分析。结果表明:AZ31B镁合金再结晶晶粒分数与退火时间的关系可以用JMAK方程进行描述,由实验数据计算得到AZ31B镁合金再结晶激活能为59.6~69.3 kJ/mol,在200,250,300,350℃和400℃时再结晶完成的时间分别为373~389,72.1~87.2,18.0~26.3,5.6~9.6 min和2.1~4.1 min,计算同时得到AZ31B镁合金再结晶动力学曲线,该曲线可以为制定AZ31B镁合金退火处理工艺提供参考。     

Dynamic recrystallization behavior of AZ61 magnesium alloy

An AZ61 alloy was subjected to hot compression at temperatures ranging from 523 K to 673 K, with strain rates of 0. 001 - 1 s^-1. Flow softening occurs at all temperatures and strain rates. There are peak and plateau stresses on flow curves. The initiation and evolution of dynamic recrystallization（DRX） were studied by the flow softening mechanism based on the flow curves and microstructural observations. A linear relationship was established between the logarithmic value of the critical strain for DRX initiation（lnεc） and the logarithmic value of the Zener-Hollomon parameter （lnZ）. The volume fraction of DRX grain （φd） is formulated as a function of the process parameters including strain rate, temperature, and strain. The calculated values of φd agree well with the values extracted from the flow curves. The size of DRX grain（d） was also formulated as a function of the Zener- Hollomon parameter. This study suggests that DRX behavior of AZ61 can be predicated from plastic process parameters.     

Deformation behavior ofAZ31 magnesium alloy at different strain rates and temperatures

The deformation behavior of AZ31 was examined by compression and tension testes over a wide strain rate and temperature range, strain rate from 10^-3 to 10^3 s^-1, temperature from 300 to 623 K. Analysis of flow behavior and microstructural observations indicate that in tension tests dislocation glide is the most important deformation mechanism in the test strain rate and temperature range, while in compression tests twinning deformation mechanism is important at lower temperature when the strain rate ranges from 10^-3 to 10 s^-1. At 10^3 s^-1 strain rate, dislocation glide and twinning are present at the same time. At the strain rate of 2 964 s^-1, adiabatic shear band can be found easily, even at the strain rate of 1 537 s^-1 adiabatic shear localization zone can be found. In adiabatic shear localization zone, there are fine recrystallization grains. But in adiabatic shear band, the grains cannot be identified by optical microscopy.     

应变速率对AZ61镁合金动态再结晶行为的影响

采用光学显微镜、SEM/EBSD和组织定量分析技术研究AZ61镁合金在623 K、3×10-5~3×10-1 s-1下单向压缩时变形和动态再结晶行为。结果表明:AZ61镁合金的流变应力和动态再结晶行为强烈地受到应变速率的影响;随着应变速率的提高,稳态流变应力对应变速率的敏感性逐渐减弱,而峰值应力对应变速率的敏感性却呈先减弱后又显著增强的趋势。提高应变速率可加快动态再结晶进程,但高速变形初期产生更多的粗大{1012}孪晶,不利于完全再结晶而导致稳态时的再结晶体积分数反而较低;在中低应变速率下动态再结晶以晶界弓出形核为主,而在高应变速率下则主要通过孪晶分割来进行;由应变速率引起变形机制的变化是导致不同动态再结晶行为的原因。