镁合金AZ31B塑性变形机理

CORC > 力学研究所 > 中国科学院力学研究所 > 非线性力学国家重点实验室

题名	镁合金AZ31B塑性变形机理
作者	刘垚
学位类别	博士
答辩日期	2015
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	魏宇杰
其他题名	The Plastic Deformation Mechanism of Magnesium Alloy AZ31B
学位专业	固体力学
中文摘要	镁和镁合金的比强度高、性能优越，是最轻的结构金属材料，在制造业尤其是交通运输业中有着良好的应用前景，被称为“21世纪的绿色工程材料”。迄今为止，九成以上的镁合金工业产品仍是通过铸造方法生产的，变形镁合金的大批量生产应用还处于起步阶段。镁和镁合金具有密排六方（HCP）的晶体结构，堆垛层错能低（~125mJ/m2），室温滑移系较少，因而具有较差的热塑性成型能力，这成为了制约变形镁合金生产和应用的关键问题。研究镁合金的塑性变形机理因此具有重要的工程及科学意义。我们选取一种商用的挤压成型镁合金AZ31B棒材为研究对象，沿着径向和轴向分别选取两组独立试样，通过实验方法和晶体塑性有限元模拟，系统地研究了这两组镁合金试样在不同温度和不同应变率的塑性变形情况。在实验部分，我们通过宏观和微观的力学性能试验研究镁合金AZ31B的塑性变形行为。在模拟部分，我们发展了Staroselsky和Anand的多晶体塑性本构模型（在滑移和孪晶共同影响下的多晶体HCP镁的塑性变形机制），应用嵌入了用户材料子程序VUMAT的商用有限元软件Abaqus，在3D voronoi晶粒模型上，实现了对实验结果（包括应力应变曲线、织构演化情况和宏观形貌变化）的拟合和预测。同时，我们也得到了镁合金AZ31B在不同温度下的位错与孪晶的滑移阻力CRSS的值，以及不同滑移系和孪晶系对塑性变形的影响比例。实验和模拟得到的参数能够帮助我们有效预测微结构已知的镁合金材料在不同温度条件下的宏观力学性能，为我们后续通过调控微观结构和晶体取向分布等方法改善镁合金力学性能提供理论依据。最后，我们将预扭转方法应用到镁合金的拉压不对称性和塑性性能改善上，通过有限元计算揭示梯度结构对材料塑性性能改善的原理，深入讨论了通过预扭转方法形成的梯度孪晶结构的镁合金材料的力学性能。本文的工作能够从位错滑移和孪生变形角度在晶粒尺度上揭示镁合金AZ31B的塑性变形机理，为变形镁合金塑性性能的改善提供理论依据。
索取号	31235
语种	中文
内容类型	学位论文
源URL	[http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/55074]
专题	力学研究所_非线性力学国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	刘垚. 镁合金AZ31B塑性变形机理[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2015.