AZ31镁合金热压缩过程动态再结晶行为研究

通过AZ31镁合金热压缩试验,采用电子背散射衍射(EBSD)技术,对不同变形条件(不同温度、应变速率和变形程度)下镁合金热变形过程中的动态再结晶行为、晶粒取向和织构的产生等现象进行研究。结果表明,变形温度越高,再结晶程度表现得越充分,晶粒组织也越均匀,而变形程度越大或应变速率越小,再结晶程度则越大。在镁合金热变形过程中,变形温度是决定其动态再结晶机制的最大影响因素。300℃时,AZ31镁合金再结晶晶粒在原始晶界和亚晶界处形核,再结晶行为主要由亚晶界的转动形成,表现出典型的连续动态再结晶(CDRX)特征。400℃时,局部剪切变形时再结晶晶粒取向发生偏转,表现出典型的旋转动态再结晶(RDRX)特征。热压缩过程中产生■拉伸孪生,晶粒重新旋转基面取向形成基面垂直于压缩方向的纤维织构。     

Mg-Y及AZ31镁合金高温变形过程中微观织构的演化

在温度为723 K、应变速度为3×10-3 s-1的条件下,对Mg-Y及AZ31镁合金挤压棒材进行单向压缩变形,利用OM、SEM和EBSD观察、分析Y对挤压棒材动态再结晶和微观织构的影响。结果表明:AZ31镁合金在真应变ε=0.2时发生明显的动态再结晶,在ε=0.5时,动态再结晶晶粒的体积分数高达80%以上;而Mg-Y合金在真应变ε=0.4时,动态再结晶体积分数尚不足10%,Y对镁合金动态再结晶有显著的阻碍作用;AZ31镁合金变形时,几乎所有晶粒的基面趋向于由变形前平行于压缩方向转至垂直于压缩方向,导致基面织构在ε=1.2时发生近90°的转动;Mg-Y合金则只有小部分晶粒发生转动,转动所形成的择优取向在动态再结晶后显著弱化,并导致取向分布更加随机;Y的添加可导致镁合金基面织构在动态再结晶后显著弱化。     

AZ80镁合金热挤压织构的多晶体建模（英文）

为合理模拟AZ80镁合金的热挤压织构,在粘塑性自洽(VPSC)多晶体塑性框架中实现了动态再结晶织构的模拟。基于此模型,考察了挤压温度和挤压边界条件对AZ80镁合金挤压织构的影响,模拟所得结果与实验结果有较好的吻合。模拟结果表明:新的大角度界面(HABs)的形成使再结晶晶粒与母晶之间形成取向差,再结晶晶粒因此偏离母晶形成了{2110}纤维织构组分。此外,因为基面a滑移具有更低的滑移抗力并易于开动,当垂直于挤压轴方向上加载的应变不再轴对称时,晶粒的基面总倾向于转向加载应变更多的方向以便于基面a滑移承载更多的塑性变形。挤压温度的升高有利于锥面c+a滑移的开动并使再结晶体积分数增多,在一定程度上弱化了挤压形成的基面织构。     

热挤压AZ31镁合金单向压缩变形的应变硬化行为

对AZ31镁合金热挤压棒材在室温下沿挤压方向分别进行了应变为3%、6%、10%的单向压缩实验。利用OM、XRD和EBSD等技术研究了不同压缩应变量下的显微组织、织构及应变硬化的演变特征。结果表明:具有{0002}纤维织构的热挤压态AZ31镁合金沿着挤出方向压缩时,产生显著的应变硬化效应。其塑性变形可大致分为3个阶段:初始阶段主要发生{1012}拉伸孪生,表现为较低的应变硬化速率和应变硬化速率的急剧减小;随着压缩应变量的增加,孪晶界逐渐扩展,直至部分晶粒发生完全孪生,基面织构强度逐渐增强;拉伸孪晶生长所造成的强{0002}基面织构是产生高应变硬化速率的主要原因;应变硬化速率第Ⅱ~Ⅲ阶段的转折点大致与拉伸孪晶的生长停滞相对应。     

新型超高强铝合金热变形及退火微观组织与织构

采用热力模拟实验和电子背散射衍射(EBSD)等测试方法,研究温度为350、420℃和应变速率为0.1 s-1条件下新型Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金轴对称热压缩变形以及400℃、1 h退火微观组织和织构的演变。结果表明:在350℃条件下进行80%的压缩变形过程中微观组织的演变机理是动态回复和大应变几何动态再结晶;主要织构是沿着α取向线分布的黄铜织构{110}112和少量的Goss{110}001织构;退火过程中发生静态回复和程度较小的静态再结晶,出现旋转立方织构{100}011,黄铜织构Brass{110}112沿着α取向线向Goss织构{110}001转变;420℃进行80%压缩变形的微观晶粒组织较均匀,细小的再结晶晶粒分布在变形剧烈的晶界或三角晶界处,织构类型为旋转立方织构{100}011;退火过程中发生亚动态再结晶和晶粒长大,该过程中旋转立方织构{100}011减弱,并出现黄铜织构{110}112。     

累积叠轧焊AZ31镁合金微观组织和织构演变的EBSD研究

对AZ31镁合金热轧板在350℃进行了累积叠轧焊(ARB)变形,采用EBSD技术研究了AZ31镁合金的微观组织和织构演变.结果表明,ARB可以显著细化AZ31镁合金的晶粒组织,经过3道次变形后平均晶粒尺寸为2.18μm,后续的ARB变形使AZ31镁合金的微观组织更均匀,但晶粒不会再显著细化,说明存在临界ARB变形道次,使晶粒细化和晶粒长大之间达到动态平衡.AZ31镁合金在ARB变形过程中的晶粒细化机制为连续动态再结晶,尤其还观察到了旋转动态再结晶.动态再结晶的形变储存能来源于多道次累积的剧烈应变和沿厚度方向分布复杂的剪切变形.ARB变形过程中旋转动态再结晶和剪切变形使新晶粒c轴发生旋转,导致基面织构弱化.     

AZ31镁合金挤压板坯的二次变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对AZ31镁合金挤压板坯进行平面应变压缩实验,研究镁合金二次变形条件下的热变形行为。结果表明,AZ31镁合金挤压板坯二次变形中发生明显的动态再结晶,进一步细化了再结晶晶粒,且二次变形削弱了挤压板坯的(0002)基面织构强度。DEFORM 3D有限元模拟结果表明,当应变速率一定时,变形温度是决定再结晶晶粒大小的主要因素,而当变形温度一定时,高应变速率所引起的显著温升不利于应变累积,因而再结晶晶粒细化效果并不明显。     

压缩条件下AZ31镁合金的力学各向异性

在压缩条件下研究了挤压态AZ31镁合金的力学各向异性,以及{101軈2}拉伸孪晶对各向异性的影响。结果表明:AZ31镁合金的挤压态织构为(0002)基面织构;平行于挤压方向压缩时,产生{101軈2}拉伸孪晶,使应力-应变曲线出现"凹型",加工硬化率随应力而急剧增高。垂直挤压方向压缩,应力-应变曲线则表现为"凸型",加工硬化率随应力增加而降低。在室温下,平行挤压方向压缩的屈服应力仅为垂直挤压方向压缩时的1/3;但当温度大于250~300℃压缩时,两者的屈服应力相当。温度150℃,平行挤压方向压缩的最大压缩率小于垂直挤压方向压缩的最大压缩率,但在200~250℃下压缩时,情况则相反。     

变形方式、动态再结晶和孪晶对AZ31镁合金轧制织构演变的影响（英文）

为了获得AZ31镁合金轧制织构(0002)基面密度和轧制条件的定量关系,在压下量为20%~40%、轧制温度为300~500°C的条件下对AZ31镁合金进行热轧试验。采用板材中嵌入镁合金圆柱的方法计算板材厚度方向的剪切应变和等效应变量。利用光学金相显微镜、X射线衍射和EBSD技术检测轧制板材的显微组织、表面层和中心层(0002)基面织构密度。定量分析应变、动态再结晶和孪晶对AZ31镁合金轧制板材织构的影响。结果表明:在相同应变下,轧制开始温度为400°C时,(0002)基面织构极密度最高,并得到了(0002)基面织构极密度随温度和应变的变化规律。     

新型高强铝合金高温平面压缩与退火微观组织和织构

采用热力模拟平面压缩实验和电子背散射衍射(EBSD)组织分析测试方法,研究了新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金热压缩变形以及退火微观组织和织构。结果表明,在变形温度为350℃,应变速率为0.1 s~(-1)的条件下,合金微观组织演变机理为动态回复和大应变几何动态再结晶,出现旋转立方织构{001}110和黄铜织构{111}110,分别沿着α-取向线和β-取向线分布;退火后旋转立方织构减少,黄铜织构增多,旋转立方织构沿着α-取向线向黄铜织构转变。在变形温度为420℃,应变速率为0.1 s~(-1)的条件下,合金变形组织较均匀,再结晶晶粒分布在变形剧烈的晶界或三角晶界处,出现的织构种类主要有旋转立方织构{110}110、黄铜型{011}211织构;退火过程中发生亚动态再结晶,旋转立方织构强度增强,黄铜型{011}211织构有向高斯织构方向移动的趋势。     

大塑性变形镁合金的晶粒细化(英文)

采用电子背散射技术(EBSD)定量研究AZ31镁合金在225~400°C往复挤压大变形过程中的晶粒细化。结果表明:在225°C往复挤压3道次即获得了超细晶AZ31镁合金。随着变形温度的降低,变形组织的平均位相差和大角度晶界的比例逐渐增加。在3道次的AZ31组织中,只发现少量的{1 012}孪晶,位错滑移是主要的变形机制。施密特因子计算表明,在225~350°C变形时,锥面滑移系{1011}1 120被大量激活。而在400°C变形时,基面滑移系{0001}1 120被大量激活。亚晶界的详细分析为连续动态再结晶在镁合金大变形过程中晶粒细化的重要作用提供了直接的证据。     

Texture evolution of extruded AZ31 magnesium alloy sheets

The evolution of texture during the annealing and hot rolling process of extruded AZ31 magnesium alloy sheets was studied. There are two kinds of texture components in the extruded AZ31 sheets. One is {0002}<1-010> and the other is {1-010}<1-120>. The {0002}<1-010>component predominates. After annealing at 723 K for 3 h, both {0002}<1-010> and {1-010}<1-120> components are strengthened moderately. This indicates that grains with both two components mentioned above grow faster than those with other orientations. The {1-010}<1-120> component disappears and the intensity of {0002}<1-010> component decreases significantly after hot rolling with a 30% reduction at 623 K. This is mainly attributed to rotational dynamic recrystallization (RDX) during the hot rolling.     

Effect of deformation mode,dynamic recrystallization and twinning on rolling texture evolution of AZ31 magnesium alloys

In order to obtain quantitative relationship between (0002) texture intensity and hot rolling conditions, conventional rolling experiments on AZ31 magnesium alloys were performed with 20%–40% reductions and temperatures within the range of 300–500 °C. Shear strain and equivalent strain distributions along the thickness of the rolled sheets were calculated experimentally using embedded pin in a rolling sheet. Rolling microstructures and textures in the sheet surface and center layers of the AZ31 alloys were measured by optical microscopy (OM), X-ray diffractometry (XRD) and electron back scatter diffraction (EBSD). Effects of the rolling strain, dynamic recrystallization (DRX) and twinning on the texture evolution of the AZ31 alloys were investigated quantitatively. It is found that the highest (0002) basal texture intensities are obtained at a starting rolling temperature of 400 °C under the same strain. Strain–temperature dependency of the (0002) texture intensity of the AZ31 alloy is derived.     

轧制温度对AZ31镁合金轧制板材中的{1011}-{1012}双孪生行为的影响

在150-350℃温区内不同温度下轧制AZ31镁合金板,观察了不同温度下轧制变形量为9%的AZ31镁合金板材的显微组织,研究分析了轧制温度对轧制板材中{1011}-{1012}双孪晶的含量、类型以及高温轧制过程中双孪晶中的动态再结晶行为的影响,讨论了板材中的孪晶对其力学性能的影响.研究结果表明:在150-300℃温区内轧制时,板材组织中均有含量不等的{1011}-{1012}双孪晶,随着轧制温度的升高,孪晶含量下降.250℃以上轧制的板材中单片一次孪晶中出现的双孪晶类型较为单一,仅出现共面型双孪晶.在250℃以上轧制板材中的双孪晶晶界处中可以观察到明显的动态再结晶现象,这些动态再结晶晶粒对孪晶界和孪晶起到消除和吞噬的作用.350℃下轧制的AZ31镁合金板材中未观察到{1011}-{1012}双孪晶.随着轧制温度的升高,镁合金轧制板材的强度减弱而塑性增强.     

Ce对热轧AZ31镁合金动态再结晶及织构的影响

研究了Ce对热轧AZ31合金的动态再结晶过程及织构的影响.结果表明:加入Ce后抑制了AZ31合金中孪生动态再结晶(TDRX)的发彺,还加速了合金动态再结晶进程,同时显著弱化了基面织构.EBSD分析表明,在AZ31-1.0Ce(质量分数,%)合金中,除(0001)基面织构外,还出现了介于(0001)基面和(1010)柱面的取向强度峰值,说明Ce的加入激活了变形时的非基面滑移系.Ce的加入并没有使合金的轴比值降低,相反还略有升高,说明非基面滑移的激活并非晶格结构的变化所致.Ce的加入可能改变了Mg原子之间的结合态以及增加了合金的层错能,使得非基面滑移系被激活,从而导致基面织构弱化.     

Influence of initial textures on dynamic recrystallization and textures in AZ31 magnesium alloys

1　INTRODUCTIONMagnesiumisthelightestmetallicstructurema terialwithhighspecificstrengthandthereforeiswidelyusedinautomotive ,electronicsandaerospaceindustries[1,2 ] .However ,magnesiumoftenshowsinsufficientplasticityatroomtemperatureduetoitsHCPstructurewithlessindependentsystemsofbasalslip .Toenhanceformabilityofmagnesium ,ahigherdeformingtemperatureisusuallyusedwithtwopur poses .Thefirstistoactivatenewslipsystemsbesidesbasalslip ,sothatmorethanfiveindependentslipsystemscanbeprovided ,be…     

AZ31和AZ91镁合金等温挤压及挤压后的微观组织变化

通过等温挤压和金相观察,研究了AZ31和AZ91镁合金不同变形条件下的挤压性能和变形后的微观组织变化。结果表明,AZ31镁合金的挤压变形性能较好,而AZ91镁合金在挤压比为4∶1、挤压温度为400℃,以及在挤压比为9∶1、挤压温度为350℃和400℃时,挤压后的试件表面均出现了裂纹;AZ31镁合金的最佳成形温度为300℃～400℃,AZ91镁合金的最佳成形温度为300℃～350℃;镁合金在热挤压过程中发生了动态再结晶,挤压之后合金的晶粒显著细化。     

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.     

异步轧制AZ31镁合金板材在退火处理中的组织性能演变

研究了异步轧制AZ31镁合金板材经200～350 ℃退火30～120 min后的组织性能演化.在试验条件下,AZ31镁合金板材在200 ℃退火时,随保温时间的延长,组织的均匀程度和晶粒尺寸没有明显变化;在300 ℃退火30 min,基本完成再结晶过程,获得均匀细小的等轴晶,保温时间增加到60 min时,部分再结晶晶粒长大;在350 ℃退火30 min和60 min,均在完成再结晶的同时晶粒长大;300 ℃退火30 min后AZ31镁合金板材的综合性能较好,室温抗拉强度为315 MPa,伸长率为33.0%.