孪晶及晶粒尺寸分布对高应变速率轧制AZ31镁合金板材强韧化的影响

对铸态AZ31镁合金进行温度300~400℃、平均应变速率5.4~29 s-1的高应变速率轧制,制备不同孪晶和晶粒尺寸分布的镁合金板材,研究孪晶及晶粒尺寸分布对镁合金高应变速率轧制板材强韧化的影响,并建立了多尺度组织的强韧化模型。结果表明:平均应变速率低于10 s^(-1)时,可以获得孪晶、细晶和粗晶共存的多尺度组织,且平均应变速率为8.3 s^(-1)时,组织中存在大量的亚微晶;在室温变形过程中,不同尺度组织之间的背应力能够保证材料塑性,孪晶界和细晶保证强度,实现亚微晶、细晶、孪晶和粗晶共存的多尺度组织镁合金具有高的抗拉强度,同时能够保持相对良好的伸长率;在高温变形过程中,亚微晶、细晶、孪晶和粗晶共存的多尺度组织镁合金中的亚微晶发生晶界滑动、粗晶和孪晶诱导再结晶提高了材料塑性;温度为300℃变形时,强度亦遵循Hall-Patch公式。

高应变速率轧制AZ31镁合金的组织及微裂纹演变

对铸态AZ31镁合金进行预热温度为300~450℃、轧辊线速度为828 mm·s-1、单道次压下量为10%~80%的高应变速率(3.6~10.4 s-1)轧制,研究轧制过程中镁合金的显微组织及微裂纹演变机制。结果表明:孪生是变形初期主要的变形机制,孪晶的数量在变形初期迅速增加;随着压下量的增加,镁合金发生再结晶,孪晶数量增长趋势变缓;随着预热温度的升高,镁合金组织中的孪晶密度整体呈下降趋势;镁合金的再结晶方式以孪生诱导再结晶和晶界弓出再结晶为主,孪生、再结晶和微裂纹存在竞争关系;细晶区的裂纹由孔洞形成、长大和合并引起;孪生会诱发微裂纹,同时大量孪晶的产生又有利于抑制裂纹的扩展。