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2 实验材料和研究方法 15
2.1 研究的基本思路与实验方案 15
2.2 研究对象 16
2.2.1 挤压AZ31 16
2.2.2 轧制AZ31 16
2.2.3 退火处理 16
2.3 力学性能测试 17
2.3.1 力学实验 17
2.3.2 力学曲线上屈服点的选择 17
2.4 织构测试 18
2.4.1 极图测试 18
2.5 微观组织观察 19
2.5.1 金相显微镜观察 19
2.5.2 光学显微照片上晶粒尺寸的标定 20
2.5.3 金相照片上孪生发生率的统计 20
3 实验结果与分析 21
3.1 晶粒尺寸对力学性能的影响 21
3.2 织构对力学性能的影响 24
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
1 绪论
1.1 镁合金简介
1.1.1 镁及镁合金简介
镁是HA族碱土金属，为密排751方结构(HCP:a=0.320nm，c=0.52Onm)，晶轴比为c/a=1.6236，元素符号为Mg，在地壳中储量位列第八，金属中排名第三，仅次于铝和铁。
通常所说的镁合金是指已商业化的和正在开发的以镁为主要成分的金属材料。镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，它具有比重轻，比强度和比刚度高，阻尼性、导热性、切削加工性、铸造性能好，电磁屏蔽能力强、尺寸稳定、资源丰富、容易回收等一系列优点，因此，在汽车工业、通讯电子业和航空航天业等领域正得到日益广泛的应用[1-3]。近年来镁合金产量在全球的年增长率高达20%，显示出了极大的应用前景[4]。
镁合金的成形工艺是决定合金组织和性能的重要因素之一，目前常用的加工成形工艺有压铸、半固态铸造、挤压铸造、轧制、拉拔和挤压等，近年来其它的一些先进成形工艺也被研究或用于镁合金加工，如等径角变形 (ECAP)和高压扭转 (HPT)等，合理安排选择加工工艺对提高镁合金的综合力学性能有着重要影响。
1.1.2 镁合金塑性变形的位错理论
为了从根本上揭示镁合金塑性变形的特点和规律，许多学者对镁合金塑性变形的位错理论进行了研究，主要内容包括：镁合金变形过程中滑移的特征及其影响因素如变形温度、变形速度、合金元素、晶粒度及初始晶粒取向等；镁合金的孪生模式、孪晶与孪晶之间的交互作用、孪晶与滑移之间的交互作用、孪生在塑性变形中的作用以及影响孪生的因素如晶粒取向、变形温度、应变速率、合金成分、晶粒尺寸和第二相特征等。
根据静电理论，弗兰克按相邻两滑移面上原子层同时滑移，对理想晶体的屈服强度所作的近似计算表面，实际晶体的强度只有理论计算值的百分之一，甚至千分之一。理论值和计算值之间相差很大，近代理论分析及实验研究指出，出现这种差异的原因是实际晶体中存在大量的位错。位错的存在之所以会使金属强度降低，是因为晶体中的位错在外力作用下可以发生运动。晶体滑移在本质上是通过位错滑移实现的，而位错滑移时，滑移面上的原子是逐个移动的，而非整个原子层之间同时移动，因此位错滑移比无位错滑移所需外加剪切应力要小得多。利用这一原理，人们制造出了位错密度极低的晶须，这些晶须具有非常高的强度。反之，利用大塑性变形等方法，可在金属晶体中引入大量的位错，当位错密度很高时容易缠结在一起，使位错的可动性降低，也能达到强化的目的。