基于准原位AZ31镁合金双轴动态压缩变形行为

摘要

【目的】镁合金具有质量轻、比强度和比刚度高且易回收的优点。汽车、飞行器前端及汽车侧面、尾部的镁合金零部件由于受到较高应变速率的冲击载荷作用，导致其在极短时间内失效，对设备的安全性能造成威胁，产生不可预料的后果。因此，对基于准原位镁合金在高应变速率动态压缩下的变形行为及其变形机理进行研究具有重要意义。【方法】为了分析AZ31镁合金受到动态冲击载荷作用时的动态力学性能，以挤压态AZ31镁合金为研究对象，基于准原位方法，利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置研究了挤压剪切态AZ31镁合金在双轴动态压缩条件下的变形行为，利用电子背散射衍射技术(EBSD)及透射电子显微镜(TEM)对试样变形前后的微观组织进行表征。【结果】双轴动态压缩实验结果表明：AZ31镁合金在塑性变形过程中，沿着挤压径向压缩，大量拉伸孪晶被激活；当反向加载后，发生了退孪生现象并伴随少量拉伸孪晶被激活。深入分析不同的退孪生行为，发现SF值较高是发生退孪生行为的主要原因。采用滑移迹线法确定被激活的滑移系统并与退孪生行为相结合，用于判断滑移对退孪生的促进作用。当垂直于晶体c轴方向压缩时，拉伸孪晶容易被激活且孪晶与母晶粒夹角为86.3°,孪晶c轴接近平行于压缩方向；当改变压缩方向时，压缩方向垂直于孪晶c轴方向，即改变加载方向后，孪晶会发生退孪生行为。随着累积应变的积累，LAGBs峰值会持续升高。整个变形过程伴随滑移存在，说明LAGBs的产生是由滑移造成的，且滑移对塑性变形起到至关重要的作用。AZ31镁合金在塑性变形过程中，先被激活的孪晶随着压缩方向的改变发生退孪生现象；改变加载方向，变形过程均有滑移被激活，孪生与退孪生过程均伴随滑移的发生；AZ31镁合金在不同方向的动态压缩变形行为主要由滑移及孪生的共同作用导致。【结论】本文对AZ31镁合金微观组织的变形行为进行研究，为其广泛应用提供理论基础。

关键词

AZ31镁合金 / 分离式霍普金森压杆 / 滑移 / 孪生 / 退孪生 / 施密特因子(SF) / 晶界取向差 / 孪晶变体