變形鎂合金塑性加工及組織性能的理論基礎

第1章 變形鎂合金理論基礎 1.1 鎂的晶體結構與合金化 001 1.1.1 鎂的晶體結構及性能特點 001 1.1.2 鎂合金的合金化 002 1.1.3 鎂合金的成分設計 006 1.2 鎂合金的塑性加工與變形機理 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 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 041 第2章 鎂合金的再結晶行為 2.1 Mg-Zn-Gd合金的靜態(tài)再結晶 050 2.1.1 稀土第二相粒子在Mg-Zn合金再結晶過程的作用 050 2.1.2 稀土固溶原子在Mg-Zn合金再結晶過程的作用 055 2.2 Ca/Gd復合添加鎂合金退火過程的微觀組織演變 057 2.2.1 退火過程的軟化行為 058 2.2.2 退火過程的微觀組織特征演變 061 2.2.3 第二相粒子對基面織構弱化及再結晶行為的作用機制 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模型優(yōu)化 086 2.4 Mg-4Zn-xCa合金的動態(tài)再結晶 105 2.4.1 Mg-4Zn-xCa合金的動態(tài)再結晶臨界條件 105 2.4.2 Mg-4Zn-xCa合金動態(tài)再結晶過程的組織演變 109 2.4.3 Mg-4Zn-xCa合金的動態(tài)再結晶形核機制 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Mg-4Zn-xCa合金熱加工變形能力的影響 137 參考文獻 148 第3章 高性能鎂合金板材的軋制工藝技術 3.1 Mg-Al合金板材的末道次升溫軋制工藝 152 3.1.1 升溫軋制工藝設計思路 152 3.1.2 末道次軋制溫度對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)對單道次異步軋制AZ31鎂合金微觀組織及力學性能的影響 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塑性鎂合金薄板材 181 3.3.1 高強塑性鎂合金板材的設計思路 181 3.3.2 高性能鎂合金板材的力學性能及成形性能 183 3.3.3 軋制過程的組織特征演變 187 3.3.4 高性能鎂合金板材的強化機理 203 參考文獻 212 第4章 鎂合金的變形特性與塑性變形機理 4.1 鎂合金的拉壓不對稱性 219 4.1.1 擠壓ZA21鎂合金棒材的室溫拉伸-壓縮力學性能 219 4.1.2 拉伸/壓縮屈服過程的微觀組織及變形機制 221 4.1.3 拉壓不對稱性的弱化機制 229 4.2 鎂合金棒材壓縮變形的各向異性 231 4.2.1 室溫壓縮力學性能及各向異性 231 4.2.2 壓縮過程的組織演變 233 4.2.3 壓縮過程的織構演變 240 4.2.4 壓縮變形過程的Schmid因子分析 247 4.2.5 壓縮過程中孿晶變體的選擇與長大 251 4.2.6 壓縮變形過程中的滑移機制 260 4.2.7 壓縮變形力學性能各向異性與變形機制的關系 264 4.3 鎂合金的拉伸各向異性及塑性變形行為 265 4.3.1 基本力學性能 266 4.3.2 應變速率和載荷方向對力學行為的影響 268 4.3.3 拉伸變形過程的微觀組織演變規(guī)律 272 4.3.4 拉伸變形過程的塑性變形機制 281 4.3.5 力學性能各向異性和應變速率敏感性 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 納米力學性能 289 4.4.3 納米壓入的取向行為 293 參考文獻 302 第5章 鎂合金的斷裂韌性及成形性 5.1 Ca元素對擠壓態(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合金的力學性能及斷裂韌性 314 5.1.3 擠壓態(tài)Mg-2Zn-xCa合金的斷裂機理及韌性控制 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合金的疲勞裂紋擴展 328 5.3 Ca-Gd復合添加對鎂合金微觀組織及成形性能的影響 339 5.3.1 Ca-Gd復合添加對Mg-3Al系合金板材微觀組織演變的影響 339 5.3.2 Ca-Gd復合添加對Mg-3Al系合金板材成形性能的影響 345 5.4 稀土元素對Mg-1.5Zn合金織構和室溫成形性能的影響 349 5.4.1 Gd元素對Mg-1.5Zn-xGd合金織構和室溫成形性能的影響 349 5.4.2 Y和Ce元素對Mg-1.5Zn-xCe/Y合金織構和室溫成形性能的影響 356 5.4.3 稀土元素種類對Mg-1.5Zn變形鎂合金織構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 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 鎂合金腐蝕過程的取向行為 397 6.2.1 晶粒尺寸及晶體取向對腐蝕性能的影響 397 6.2.2 腐蝕過程的形貌演變 402 6.2.3 腐蝕過程的點蝕及晶間腐蝕機理 410 6.2.4 腐蝕過程的電化學性能 411 6.2.5 晶粒尺寸及晶體取向對各階段腐蝕機理的影響 417 6.3 鎂合金棒材腐蝕過程的強度衰減 419 6.3.1 腐蝕剩余強度變化及衰減規(guī)律 419 6.3.2 腐蝕剩余強度衰減機理 423 6.3.3 初始強度與腐蝕速率對腐蝕剩余強度的影響 434 參考文獻 435