變形鎂合金塑性加工及組織性能的理論基礎(chǔ)

第1章 變形鎂合金理論基礎(chǔ) 1.1 鎂的晶體結(jié)構(gòu)與合金化 001 1.1.1 鎂的晶體結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn) 001 1.1.2 鎂合金的合金化 002 1.1.3 鎂合金的成分設(shè)計(jì) 006 1.2 鎂合金的塑性加工與變形機(jī)理 008 1.2.1 滑移 008 1.2.2 孿生 009 1.2.3 晶界滑移 010 1.2.4 再結(jié)晶 011 1.2.5 鎂合金的變形特性 012 1.3 變形鎂合金的板材加工方式 017 1.3.1 鎂合金板材的常規(guī)軋制 017 1.3.2 雙輥鑄軋 019 1.3.3 異步軋制 020 1.3.4 襯板軋制 021 1.4 變形鎂合金的力學(xué)性能及影響因素 023 1.4.1 晶粒 023 1.4.2 第二相 025 1.4.3 織構(gòu) 027 1.4.4 組織均勻性 028 1.5 變形鎂合金的耐蝕性能及影響因素 030 1.5.1 鎂合金的腐蝕特性 030 1.5.2 鎂合金耐腐蝕性能的影響因素 031 參考文獻(xiàn) 041 第2章 鎂合金的再結(jié)晶行為 2.1 Mg-Zn-Gd合金的靜態(tài)再結(jié)晶 050 2.1.1 稀土第二相粒子在Mg-Zn合金再結(jié)晶過(guò)程的作用 050 2.1.2 稀土固溶原子在Mg-Zn合金再結(jié)晶過(guò)程的作用 055 2.2 Ca/Gd復(fù)合添加鎂合金退火過(guò)程的微觀組織演變 057 2.2.1 退火過(guò)程的軟化行為 058 2.2.2 退火過(guò)程的微觀組織特征演變 061 2.2.3 第二相粒子對(duì)基面織構(gòu)弱化及再結(jié)晶行為的作用機(jī)制 078 2.3 Mg-4Zn-xCa合金的熱壓縮行為 079 2.3.1 Mg-4Zn-xCa合金的微觀組織特征 080 2.3.2 Mg-4Zn-xCa合金的熱壓縮變形及本構(gòu)模型優(yōu)化 086 2.4 Mg-4Zn-xCa合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 105 2.4.1 Mg-4Zn-xCa合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界條件 105 2.4.2 Mg-4Zn-xCa合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程的組織演變 109 2.4.3 Mg-4Zn-xCa合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶形核機(jī)制 116 2.5 Mg-4Zn-xCa合金熱加工變形能力及組織特征 124 2.5.1 Mg-4Zn-xCa合金熱加工圖構(gòu)建 124 2.5.2 基于熱加工圖的Mg-4Zn-xCa合金微觀組織特征 131 2.5.3 Ca元素對(duì)Mg-4Zn-xCa合金熱加工變形能力的影響 137 參考文獻(xiàn) 148 第3章 高性能鎂合金板材的軋制工藝技術(shù) 3.1 Mg-Al合金板材的末道次升溫軋制工藝 152 3.1.1 升溫軋制工藝設(shè)計(jì)思路 152 3.1.2 末道次軋制溫度對(duì)Mg-Al合金板材微觀組織及綜合性能的影響 153 3.2 AZ31鎂合金的異步軋制工藝 162 3.2.1 工藝參數(shù)對(duì)單道次異步軋制AZ31鎂合金微觀組織及力學(xué)性能的影響 162 3.2.2 AZ31鎂合金板材的連續(xù)異步軋制及多道次異步軋制 167 3.2.3 軋制工藝對(duì)AZ31鎂合金薄板室溫成形性能的影響 177 3.3 基于合金優(yōu)化及雙輥鑄軋的高強(qiáng)塑性鎂合金薄板材 181 3.3.1 高強(qiáng)塑性鎂合金板材的設(shè)計(jì)思路 181 3.3.2 高性能鎂合金板材的力學(xué)性能及成形性能 183 3.3.3 軋制過(guò)程的組織特征演變 187 3.3.4 高性能鎂合金板材的強(qiáng)化機(jī)理 203 參考文獻(xiàn) 212 第4章 鎂合金的變形特性與塑性變形機(jī)理 4.1 鎂合金的拉壓不對(duì)稱性 219 4.1.1 擠壓ZA21鎂合金棒材的室溫拉伸-壓縮力學(xué)性能 219 4.1.2 拉伸/壓縮屈服過(guò)程的微觀組織及變形機(jī)制 221 4.1.3 拉壓不對(duì)稱性的弱化機(jī)制 229 4.2 鎂合金棒材壓縮變形的各向異性 231 4.2.1 室溫壓縮力學(xué)性能及各向異性 231 4.2.2 壓縮過(guò)程的組織演變 233 4.2.3 壓縮過(guò)程的織構(gòu)演變 240 4.2.4 壓縮變形過(guò)程的Schmid因子分析 247 4.2.5 壓縮過(guò)程中孿晶變體的選擇與長(zhǎng)大 251 4.2.6 壓縮變形過(guò)程中的滑移機(jī)制 260 4.2.7 壓縮變形力學(xué)性能各向異性與變形機(jī)制的關(guān)系 264 4.3 鎂合金的拉伸各向異性及塑性變形行為 265 4.3.1 基本力學(xué)性能 266 4.3.2 應(yīng)變速率和載荷方向?qū)αW(xué)行為的影響 268 4.3.3 拉伸變形過(guò)程的微觀組織演變規(guī)律 272 4.3.4 拉伸變形過(guò)程的塑性變形機(jī)制 281 4.3.5 力學(xué)性能各向異性和應(yīng)變速率敏感性 286 4.4 鎂合金納米壓入變形的取向行為 288 4.4.1 納米壓痕形貌 288 4.4.2 納米力學(xué)性能 289 4.4.3 納米壓入的取向行為 293 參考文獻(xiàn) 302 第5章 鎂合金的斷裂韌性及成形性 5.1 Ca元素對(duì)擠壓態(tài)Mg-2Zn-xCa合金微觀組織及斷裂韌性的影響 308 5.1.1 擠壓態(tài)Mg-2Zn-xCa合金的微觀組織 308 5.1.2 擠壓態(tài)Mg-2Zn-xCa合金的力學(xué)性能及斷裂韌性 314 5.1.3 擠壓態(tài)Mg-2Zn-xCa合金的斷裂機(jī)理及韌性控制 316 5.2 等溫鍛造Mg-4Zn-xCa合金的斷裂韌性及疲勞裂紋擴(kuò)展 320 5.2.1 等溫鍛造Mg-4Zn-xCa合金的制備及微觀組織特征 320 5.2.2 Mg-4Zn-xCa合金的斷裂韌性 324 5.2.3 Mg-4Zn-xCa合金的疲勞裂紋擴(kuò)展 328 5.3 Ca-Gd復(fù)合添加對(duì)鎂合金微觀組織及成形性能的影響 339 5.3.1 Ca-Gd復(fù)合添加對(duì)Mg-3Al系合金板材微觀組織演變的影響 339 5.3.2 Ca-Gd復(fù)合添加對(duì)Mg-3Al系合金板材成形性能的影響 345 5.4 稀土元素對(duì)Mg-1.5Zn合金織構(gòu)和室溫成形性能的影響 349 5.4.1 Gd元素對(duì)Mg-1.5Zn-xGd合金織構(gòu)和室溫成形性能的影響 349 5.4.2 Y和Ce元素對(duì)Mg-1.5Zn-xCe/Y合金織構(gòu)和室溫成形性能的影響 356 5.4.3 稀土元素種類對(duì)Mg-1.5Zn變形鎂合金織構(gòu)和室溫成形性能的影響 362 5.5 AZ31鎂合金薄板室溫成形極限圖研究 365 5.5.1 成形極限圖的原理及建立 365 5.5.2 AZ31鎂合金薄板的成形極限圖 368 參考文獻(xiàn) 371 第6章 鎂合金的腐蝕行為 6.1 微合金化及加工狀態(tài)對(duì)AZ31鎂合金耐蝕性能的影響規(guī)律 375 6.1.1 鑄態(tài)AZ31鎂合金的微觀組織及腐蝕性能 375 6.1.2 均勻化態(tài)AZ31鎂合金的微觀組織及腐蝕性能 382 6.1.3 軋制退火態(tài)AZ31鎂合金的微觀組織及腐蝕性能 388 6.2 鎂合金腐蝕過(guò)程的取向行為 397 6.2.1 晶粒尺寸及晶體取向?qū)Ωg性能的影響 397 6.2.2 腐蝕過(guò)程的形貌演變 402 6.2.3 腐蝕過(guò)程的點(diǎn)蝕及晶間腐蝕機(jī)理 410 6.2.4 腐蝕過(guò)程的電化學(xué)性能 411 6.2.5 晶粒尺寸及晶體取向?qū)Ω麟A段腐蝕機(jī)理的影響 417 6.3 鎂合金棒材腐蝕過(guò)程的強(qiáng)度衰減 419 6.3.1 腐蝕剩余強(qiáng)度變化及衰減規(guī)律 419 6.3.2 腐蝕剩余強(qiáng)度衰減機(jī)理 423 6.3.3 初始強(qiáng)度與腐蝕速率對(duì)腐蝕剩余強(qiáng)度的影響 434 參考文獻(xiàn) 435