挤压态AZ31镁合金在不同加载路径下的织构演化与VPSC模拟OA

【目的】依托于丰富的镁资源,军工、医学和数码等产业对包括镁合金在内的轻质合金的加工成型需求大幅增加。镁合金的密排六方晶体结构导致其室温塑性变形能力较差,加工过程中易形成强织构而产生各向异性,进而限制了镁合金的应用范围。为了改善镁合金的各向异性,提升其力学性能,需明确不同加载路径与应变对其织构演化的影响规律。【方法】本文开展相关实验与模拟分析,以商用AZ31(Mg-3%Al-1%Zn)镁合金热挤压棒材为研究对象,围绕“加载路径-应变-织构演化”关联机制展开相关研究。经400℃×8 h退火处理后,在0.001 s^(-1)准静态加载条件下,分别沿挤压方向压缩(ED-C)和挤压径向拉伸(ERD-T),制备应变为3.5%、6.5%和9.5%的变形样品。采用电子背散射衍射(EBSD)技术表征织构演化特征,结合黏塑性自洽(VPSC)模型,设置两种变形机制组合对织构演化特征进行等应变模拟。【结果】两种加载路径下的主导变形机制均为基面滑移,次变形机制均为{1012}拉伸孪生。相同应变下,ED-C加载路径中{1012}拉伸孪晶的形核与生长更显著,其贡献量远大于ERD-T加载路径;ED-C加载路径下织构随应变的增加而发生显著转变,9.5%应变时织构最大强度可达16.25,晶粒c轴朝向ED方向,而ERD-T加载路径织构强度随应变的增加增幅微弱且演化缓慢;VPSC模拟中,ED-C加载路径下组合1的模拟结果与实验极图、织构强度变化吻合度更高,ERD-T加载路径下组合2的模拟结果更贴近实验实际。【结论】{1012}拉伸孪生的大量开启会使晶粒取向改变,且其贡献量决定织构转变的显著程度,AZ31镁合金呈现出织构最大密度区域趋近于与加载力轴平行的特征。建立的VPSC模型可有效表征不同加载路径、不同应变下AZ31镁合金的织构演化过程,该模型对变形机制组合具有较强依赖性。