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表1.1. 变形镁合金拉伸测试时Hall-Petch斜率k
M. Janecek等[29] 人通过对铸态AZ31镁合金在200℃下进行ECAP BC方式变形后发现，在进行4道次变形后，合金的晶粒尺寸减小了将近100~200倍，由原始的450µm减小到1~3µm，同时合金的室温屈服强度有了显著的提高，由原始态的65MPa提高到4道次的210MPa。W.J.Kim[24]等将挤压态变形镁合金AZ61的Hall-Petch关系描述为：σ0.2＝132＋0.394d-1/2。通常情况下晶粒尺寸减小时，孪生的所需的应力增加的速度比滑移开动所需的应力增加速度要快，也就是说孪生的k值比滑移的大。M.R.Barnett等[30]在晶粒尺寸对AZ31镁合金压缩变形行为的研究中也提出了一个临界晶粒尺寸的概念，这个临界晶粒尺寸表示的是AZ31镁合金随着晶粒尺寸变化，屈服变形机制的变化。文中指出，当晶粒细化到一个临界值时，镁合金中不易发生孪生变形，取而代之的是除了基滑移外非基滑移的开动。研究表明镁合金晶粒尺寸在100µm以下时，非基面滑移的范围大约在距离晶界10µm左右。因此，当晶粒尺寸细化至10µm以下时，非基面滑移可以贯穿整个晶粒内部。尤其是当基面与晶界相交时，螺位错更易由基面交滑移至非基面。
1.4 本文主要研究内容
本实验主要研究晶粒尺寸和织构对镁合金力学性能的影响。通过不同的方法将晶粒尺寸和织构这两大影响变形镁合金力学性能的因素分离开来分别进行研究。然后通过建立各自的应力-应变曲线研究镁合金的力学性能变化从而得出所需要的结论，如Hall-Petch关系、镁合金的拉压不对称性等。通过整个实验过程和金相的观察，进一步的认识镁合金中的织构以及它对镁合金性能的影响，在实际应用中用镁合金的织构强化来改善或合理利用其力学性能、提高成形工艺性能。
2 实验材料和研究方法
2.1 研究的基本思路与实验方案
本实验主要研究晶粒尺寸和织构对镁合金力学性能的影响，采用AZ31镁合金。通过不同的方法将晶粒尺寸和织构这两大影响变形镁合金力学性能的因素分离开来分别进行研究。当晶粒尺寸不变而需要改变取向时，可采用：金属棒在不同的方向上受力；不同状态的金属棒保证它们的晶粒尺寸一样。当晶粒取向不变而需要改变尺寸时，可采用：退火处理，使晶粒尺寸变大；对材料进行较大的变形。本实验主要做后者的第一种方法。通过建立应力-应变曲线研究镁合金的力学性能变化从而得出结论。因而设计实验思路如下：
采用正向挤压等加工手段对材料进行形变加工，以获得高强度、高塑性的变形镁合金产品，对加工后的试样进行退火热处理，以期获得不同晶粒尺寸分布的试样；对样品进行力学性能测试，表征其拉压不对称性，并对屈服前后的组织进行观察；通过组织观察表征镁合金试样的晶粒尺寸、用XRD对织构分布进行测试；进行屈服变形前后的组织观察，分析晶粒尺寸、显微织构与屈服变形中的孪生行为和贡献的实验关系；建立孪生与力学性能之间的实验关系。