热轧过程中AZ31镁合金的组织及织构演变

对AZ31镁合金铸轧板进行单道次热轧实验,利用光学显微镜、X射线和透射电镜对热轧过程中微观组织和织构的演变规律进行研究。结果表明:AZ31镁合金铸轧板具有较强的基面织构,当热轧变形量较小时,孪生是主要的变形机制;当热轧变形量较大时,位错滑移成为主要的变形机制;10%热轧态中出现的透镜状的{1012}宽孪晶使基面织构明显减弱;20%热轧过程中则出现{1012}、{1011}-{1012}两种不同形貌的孪晶;当变形量大于20%时,位错滑移大量开动,基面织构也显著增强,并在随后的退火过程形成细小均匀的再结晶组织。     

AZ31镁合金挤出板降温热轧的组织和织构的演变

研究AZ31镁合金挤出板坯在降温热轧过程中的组织和织构的演变规律.结果表明:退火前滑移和孪生是主要的变形机制和取向硬化机制;退火后长条晶的滑移和细小等轴晶晶界扩散迁移的共同作用成为主要的变形机制;随着压下量的增大,析出物开始破碎和分散,压下量在70%～80%之间时,基面织构组分的取向密度存在突变最大值,形成硬取向较强的{0001}基面织构,软化退火能大幅减弱硬取向;通过一道67%大压下量和一次软化退火可顺利地将AZ31镁合金轧制成厚0.5 mm的薄板.     

初始织构对AZ31镁合金室温拉伸变形行为的影响

研究了初始织构对AZ31镁合金室温拉伸变形的影响。选择具有很强基面织构的商用AZ31热轧板材,设计了三类不同初始织构的拉伸样品,取其拉伸轴分别与板材方向成0°、45°和90°,分别命名为0ND、45ND和90ND样品。利用电子背散射衍射技术,定量表征样品在拉伸变形过程的组织及织构演变。研究表明:在室温拉伸变形过程中,0ND样品主要以{1012}拉伸孪生为主,45ND样品主要以{1012}孪生和滑移为主,而90ND样品主要以滑移为主。     

AZ31镁合金的织构对其力学性能的影响

利用电子背散射衍射(EBSD)取向成像技术,分析AZ31镁合金热挤压棒材和轧制薄板的织构特点;对具有不同初始织构的镁合金棒材和薄板进行力学性能分析,并从织构角度分析棒材的拉压不对称性和薄板的力学各向异性。结果表明:挤压镁合金棒材具有主要以(0001)基面平行于挤压方向的基面纤维织构,存在严重的拉压不对称性,其原因在于压缩时的主要变形方式为{1012}1011孪生;热轧镁合金薄板具有主要以(0001)基面平行于轧面的强板织构,具有显著的力学性能各向异性,其原因在于拉伸时不同方向的基面滑移Schmid因子不同。     

Schmid因子的理论计算及其在镁合金高速变形过程中的应用

为了便于分析镁合金在高速变形过程中的变形机制,计算了4种滑移方式(基面滑移、柱面滑移、锥面a滑移和锥面c+a滑移)和2种孪晶方式({1012}拉伸孪晶和{1011}压缩孪晶)的Schmid因子。结合电子背散射衍射(EBSD)技术,获得了轧制态AZ31镁合金原始样品的Schmid因子实验值,并将理论计算值与实验值进行了比较。采用Hopkinson压杆对AZ31镁合金轧制板材在1600 s-1的应变速率下进行了高速冲击实验,对所获得的样品进行了金相组织观察。结合Schmid因子计算结果,讨论了不同方向样品在不同加载方向下的主要变形机制。结果表明,Schmid因子的理论计算值与实验值可以很好吻合。Schmid因子计算简单、表达方便,可以有效分析镁合金中主要的变形方式和解释应力-应变曲线特征。镁合金中不同变形方式的Schmid因子值及其变化规律均不相同,其计算结果可为镁合金中织构所引起的各向异性现象的分析提供理论依据。     

控制初始织构提高AZ31镁合金板材冷轧单道次变形量（英文）

利用多道次降温热轧工艺得到的AZ31镁合金板材用于后续的一道次冷轧实验,单道次冷轧极限提高到41%。在多道次降温热轧工艺中,采用大的道次变形量进行轧制得到的终轧板材的织构强度较弱,得到的织构强度仅为一般AZ31轧制板材的1/3~1/2。研究表明,即使得到的板材的晶粒尺寸较为粗大,但是弱的织构仍有利于冷轧成形性的提高。对AZ31镁合金板材织构形成的变形机理进行了详细分析。     

镁合金变形机理研究中的Schmid因子计算及应用

基于EBSD技术所测得晶粒的欧拉角,建立了Schmid因子计算公式,用来计算HCP晶体中单个晶粒的Schmid因子。在此基础上,系统分析了镁合金板材拉伸变形时晶粒取向变化与不同微观变形模式的Schmid因子的关系。对镁合金棒材中的基面织构的Schmid因子分布特征进行了计算分析,结合镁合金棒材压缩变形的实测结果,分析了镁合金棒材压缩变形的力学性能及镁合金棒材径向压缩过程晶粒取向变化特征。结果表明：镁合金板材中的基面织构不利于基面滑移系和拉伸孪晶启动,而利于柱面和锥面滑移系启动,异步轧制对镁合金板材力学性能的提升有限。晶粒Schmid因子分布的差异导致镁合金棒材轴向和径向压缩时的微观变形机制存在差异,从而导致宏观力学性能差异明显。     

AZ31镁合金压缩变形微观织构演变规律

采用电子背散射衍射(EBSD)原位跟踪实验方法研究了AZ31镁合金压缩变形微观织构演变规律。在温度为170℃条件下,研究了AZ31镁合金轧制板材经过3次连续真空压缩(变形量分别为11%、17%和23%)时,其相同观察区域的微观织构演变。研究结果表明,AZ31镁合金轧制板材的微观织构为典型的(0001)基面织构。当温度为170℃、变形量为11%时,晶粒取向发生显著改变,大部分晶粒都发生了完全孪生,只有少数发生部分孪生,原始的基面轧制织构大幅减弱,孪生变体符合60°/1010和86.3°/1210取向关系。随着变形量的增加,滑移开始启动,孪晶晶界减少,织构变化不明显。压缩变形过程微观织构演变机理主要以拉伸孪生为主,基本上没有压缩孪生出现。     

变形参数对AZ31镁合金板材织构的影响

利用X射线衍射(XRD)方法测量了不同轧制状态,即不同变形温度和变形量条件下AZ31镁合金板材织构的变化特征。结果表明,经过轧制之后的AZ31镁合金板材形成强烈的基面织构;在250℃~400℃范围内,变形温度的升高、变形量的增大都会促进镁合金板材棱柱面、锥面等非基面滑移系的启动,从而影响各织构组分的锋锐程度和板材各向异性的强弱。随着变形温度的升高,镁合金板材的各向异性减弱;变形量的增大,镁合金板材的各向异性增强。     

轧制镁合金中的板织构及其控制工艺

对轧制镁合金中的板织构及其控制工艺的研究进展进行评述。镁合金在轧制过程中形成(0001)平面平行于轧制平面的基面织构,其主要原因是基面α滑移及{10-12}孪生变形。通过弱化织构,可显著提高变形镁合金的塑性和成形性。弱化镁合金织构的手段有2种:添加稀土元素和设计特殊成型工艺。添加少量稀土就可对织构弱化起到明显效果。通过异步轧制、等径角轧制等引入剪切变形,改变再结晶晶粒基面取向,从而弱化变形镁合金织构。镁合金板材多道次轧制过程中或者轧制后一般都需进行退火,退火工艺对变形镁合金的织构有一定弱化效果。     

Zr-4合金板材冷轧过程材料变形晶体塑性分析与织构演变

选取厚度为3.6mm具有典型双峰织构的Zr-4合金板材,利用电子背散射衍射（EBSD）技术对板材冷轧后的织构进行表征,利用粘塑性自洽（VPSC）模型对板材冷轧后的变形机理进行分析。VPSC模型预测了轧制道次数量、每道次压下量以及总变形量对冷轧织构以及变形机理的影响规律,结果表明Zr-4合金板材在冷轧后,织构保持典型的基面双峰织构;轧制道次数、单道次压下量对冷轧后的织构以及变形机理无明显影响;总变形量对冷轧后的织构有明显影响,随着轧制总变形量减小,大部分晶粒的c轴由法向（ND）向宽向（TD）转动;当变形量低于临近变形量39%时,法向科恩系数（Fn）随着变形量的增大而快速增大,柱面滑移开启快速降低,当变形量超过39%时,法向科恩系数（Fn）的增长趋于平缓,柱面滑移的开启趋于稳定。     

不同终轧压下量下AZ31镁合金板材的微观组织与力学性能研究

研究了高温轧制、不同压下量(10%～20%)下AZ31镁合金板材的微观组织、织构、力学性能与室温成形性能演变。结果表明,对于轧制态板材而言,不同压下量的板材中孪生仍然是主要变形模式,这主要是由终轧道次压下量相对较小,不足以引起动态再结晶但足以引起孪生导致。与终轧压下量10%的板材相比,20%的轧制板材表现出较大的晶粒尺寸和较弱的基面织构强度。退火后,板材表现出基轴向RD方向偏转±9.6°～±12°的双峰织构特征。与轧制态相比,退火态的基面织构显著弱化,这主要是由于板材在退火过程中的静态再结晶作用。随着终轧压下量由10%增加至20%,退火板材的基面织构显著减弱,使其r值降低、n值增大,从而引起板材室温杯突值由4.3 mm提高为6.3 mm。     

Mg-Zn-Gd板材在Erichsen杯突试验过程中的组织演变和变形机理（英文）

对GZ31板材在室温和不同压下量条件下进行Erichsen杯突试验，获得4个杯突值分别为2.0、4.1、7.1和7.3 mm的样品。利用OM、SEM和EBSD技术手段研究杯突试验时样品的变形机理和断裂机理。结果表明，非基面织构的GZ31轧制板材杯突值可达7.3 mm。在杯突过程中，基面、锥面滑移以及{10■2}拉伸孪生是主要的变形方式。位错滑移受到第二相颗粒以及晶界阻碍，相互缠结形成微孔，最后导致材料的断裂。GZ31板材杯突值高是因为弱的非基面织构以及稀土元素有利于位错滑移和拉伸孪生去协调变形。     

不同模具角度下反复弯曲-压平变形工艺对AZ31镁合金板材显微组织演变和变形行为的影响（英文）

采用不同角度模具的反复弯曲-压平变形工艺制备AZ31镁合金板材。通过FEM、OM、EBSD和硬度计研究AZ31镁合金在反复弯曲-压平变形过程中的显微组织演变和变形行为。结果表明,150°/150°模具在所有三组实验中都表现出最佳性能。随着道次的增加,合金的等效应变由于剪切和弯曲作用而显著提高。经过4道次后,合金的平均晶粒尺寸显著细化至1.7μm,基面织构被弱化,这是非基面滑移、动态再结晶和孪生引起的;尤其是锥面滑移有利于引发动态再结晶和孪生。合金的硬度值达到HV 77,这是滑移、孪生和动态再结晶竞争产生的显微组织和织构综合作用的结果。     

AZ31镁合金室温多道次压缩过程微观组织和织构演变的研究

对AZ31镁合金在室温进行多道次压缩变形,利用EBSD技术研究其微观组织和织构演变,分析孪晶在细化晶粒和调控织构方面发挥的作用。结果表明:多道次压缩过程中的组织和织构演变主要受{10孪生影响,道次应变量越大,织构变化越明显,每道次压缩后,利于拉伸孪生的晶粒取向发生孪生转到压缩轴附近,从而弱化初始基面织构,而退孪晶的发生则不利于细化晶粒和弱化织构。在多道次压缩过程中,孪生Schmid准则支配着变形中的{10与后续变形中产生的孪晶片层相互交叉,分割细化晶粒;道次变形量会影响多向变形过程每道次孪晶的激活量和孪晶片层的形貌,从而影响晶粒的细化程度。     

变形镁合金中的织构及其优化设计

针对变形镁合金存在的典型织构以及织构优化设计方面的研究工作和进展进行综合评述。镁合金由于基面滑移和{1 012}孪生是最容易开动的变形模式,在变形镁合金中容易形成挤压丝织构及轧制板织构。通过引入剪切变形,改变成型过程中外加应力的取向,能够有效地改变变形镁合金的织构,同时通过添加微量稀土元素Nd、Ce和Y等,能够明显弱化或随机化变形镁合金织构。织构随机化后的镁稀土合金具有较好的强韧性,合金的变形各向异性得以改善。添加稀土元素后会改变稀土元素与Mg原子间的键能,改变稀土元素周围Mg-Mg原子之间的结合能等,增加非基面滑移的可能性,减弱基面滑移及{1 012}孪生所占的比率,有效地弱化镁合金的织构。     

初始织构对AZ31镁合金中温塑性变形的影响

采用光学显微镜和XRD宏观织构分析,研究了具有不同初始织构的AZ31镁合金在中温热模拟压缩变形中组织和织构的演变行为。结果表明:以柱面织构为主的试样较基面织构试样有更好的变形能力,其塑性在210~230℃温度区间内显著改善,取决于柱面a滑移能协调样品应变;压缩过程中由于主要变形机制由{1012}孪生转变为柱面滑移,基面组分先增强后减弱,柱面组分先减小后增强;以基面织构为主的试样脆韧转变发生在230~250℃,取决于c+a滑移启动和DRX;压缩过程中基面组分减弱,柱面组分增强。温度升高促进非基面滑移系和DRX的激活,使初始织构的影响减弱。     

高温终轧工艺对初始织构不同的AZ31镁合金板材组织的影响

以初始织构不同的AZ31镁合金板材为研究对象进行了高温终轧和最终退火,结合转靶X射线衍射仪和电子背散射衍射分析手段分析了不同板材基面织构的变化情况以及滑移和孪生对形变织构的影响规律。结果表明,高温终轧后,两种板材的宏观织构存在着单峰和倾斜的双峰基面织构区别;最终退火后,两种板材的织构强度都得到弱化,但弱化程度存在差异,并且再结晶织构在一定程度上遗传了形变织构的特征。对于初始织构强度较高的板材,高温终轧时锥面滑移活性增强,柱面滑移受到抑制,从而表现出带状变形集中区域,以此来弥补由于位错滑移受限引起的变形能力不足,此时形变织构的变化主要受到滑移和孪生的共同作用的影响。对于初始织构强度较弱的板材,高温终轧时非基面滑移活性得到增强,滑移和孪生相互竞争,孪生活动受到了明显抑制,此时形变织构的变化主要受到滑移的影响。     

钛合金板材辊弯成形特性及显微组织和织构演化规律

以TB5、TC4钛合金板材为研究对象,研究了辊弯成形工艺对钛合金板材显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明：对于TB5钛合金板材,单道次实验中,随成形角度增大,回弹角度逐渐增大,主要原因为单道次成形存在少量{332}〈113〉孪生变形,导致塑性变形量降低,弹性回复增大;在成形角度30°多道次成形实验中,随道次数增加,回弹角度随孪生变形量先增后减。对于TC4钛合金板材,单道次实验中,随成形角度增大,回弹角度逐渐增大,这是由于基面〈a〉滑移比柱面〈a〉更容易开动,产生〈0112〉//ND织构;多道次实验柱面〈a〉滑移系引起塑性变形,织构转变为〈1234〉//TD,回弹角度逐渐减小。在多道次成形中,TB5、TC4两种板材滑移方向均改变,但相比于单道次30°成形,TB5多道次成形回弹角度增大,而TC4回弹角度减小。     

交叉预压缩对轧制态AZ31镁合金拉压不对称性的影响

通过对轧制态AZ31镁合金板材进行多向预压缩,运用塑性变形的方式,产生了{1012}一次拉伸孪晶和{10 1 2}-{10 1 2}二次拉伸孪晶,并结合EBSD表征和XRD分析,对预压缩后材料的拉伸压缩实验的结果表明,预压缩对镁合金拉压不对称性的降低和强度的提高有明显效果。交叉预压缩之后,由于产生了孪生,材料组织晶粒细化,使得材料在再变形时,屈服强度和最大强度均明显增强。产生的拉伸孪晶片层可以有效地改变晶粒的取向,在一定程度上削弱了基面织构,在{1012}一次拉伸孪晶中产生了{1012}-{1012}二次拉伸孪晶,二者结合作用,改善了材料的再变形行为,从而降低了镁合金板材的拉压不对称性。