×

挤压镁的循环行为:实验、微观结构和数值方法。 (英语) Zbl 1254.74017号

本文研究了纯变形镁在小塑性应变作用下的循环行为。这项工作的重点是包辛格效应及其随自行车运动的演变。包辛格效应与反向加载期间的较低屈服应力有关,并由两相或多相变形的不均匀性和由此产生的内应力解释。机械孪晶有利于界面的倍增,增强硬化和堆积,从而产生包申格效应。为了了解循环镁力学响应的起源,本文在进行力学测试的同时,进行了光学金相、TEM观察以及多晶建模。工作中使用的材料是经过热轧、热挤压和再结晶的商业纯镁。如实验所示,镁表现为具有不同屈服应力水平的多种材料,其中一些晶粒发生基底滑移,可被视为软晶粒,而其他晶粒则发生金字塔和棱柱位错,可被认为是硬晶粒。然后,作者开发了一个平均场模型,旨在准确解释牵引和压缩之间的对称性,以及机械测试中规定的拐点滞后回路的特殊形状。微观结构、宏观水平、晶粒和内部晶粒、基体和孪晶中有三种尺度。考虑了三种变形机制:基体滑移、孪晶和孪晶滑移。然后,该模型引入了应力张量和塑性应变张量,并计算了非弹性应变率。模型闭合由比例转换规则提供,该规则定义了两个相邻水平的应力和应变之间的关系。本文通过引入所谓的β规则模型来恢复内应力的非线性演化,将塑性应变差替换为包含唯象调节变量的项,从而获得尺度转换。在宏观尺度向晶粒、晶粒尺度向基体和晶粒尺度向孪晶的转变过程中,考虑了三个尺度转变参数。它们被安装以确保模型的自我一致性。实际解决方案包括根据Berveiller-Zaoui的模型校准简单拉伸载荷的模型。在数值模拟中,实验测量的纹理被离散成由三个欧拉角定义的有限数量的晶粒取向。数值积分是使用配备自动时间步长的二阶Runge-Kutta算法进行的。该模型正确地捕捉了循环载荷下拉伸和压缩的应力不对称性和实验水平。循环孪晶分数的数值计算与实验观察以及不同位错和孪晶系统的数量一致。

MSC公司:

74C99型 塑料材料、应力等级材料和内变量材料
74E15型 晶体结构
74-05 可变形固体力学相关问题的实验工作

软件:

TWINLAW公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 阿格纽,S。;Yoo,M。;Tomé,C.:纹理模拟在理解含Li或y的mg和固溶体合金力学行为中的应用,Acta mat.49,4277-4289(2001)
[2] Agnew,S.、Horton,J.、Y.M.H.,2002年。语言的透射电子显微镜研究;c+a范围;mg和α中的位错-固溶mg–li合金,冶金与材料学报33A,第851–858页。
[3] Albinmousa,J.,Jahed,H.,Lambert,S.,2010年。变形镁合金在多轴载荷下的基于能量的疲劳模型。参加:第九届多轴疲劳与断裂国际会议,意大利帕尔梅,6月7日至9日。
[4] Al-Samman,T。;李,X。;Chowdhury,S.Gosh:强织构镁AZ31合金在压缩和拉伸过程中的取向相关滑移和孪晶,Mater。科学。工程A 527,3450-3463(2010)
[5] Balasubramanian,S。;Anand,L.:初始织构六角多晶在高同源温度下的塑性:钛的应用,Acta mat.50,133-148(2002)
[6] 巴内特,M。;马萨诸塞州凯沙瓦尔兹。;啤酒,A。;Atwell,D.:晶粒度对变形mg–3al–1zn,Acta mater压缩变形的影响。52, 5093-5103 (2004)
[7] 巴内特,M。;Ghaderi,A。;萨比罗夫,I。;Hutchinson,B.:晶界滑动在镁合金各向异性中的作用,Scripta金属。马特。61, 277-280 (2009)
[8] B·博瑟。;比斯瓦斯,S。;Kim,D。;托特,L。;Suwas,S.:《对称和非对称轧制过程中纯镁的微观结构和织构演变分析》,《金属学报》。570601-5077(2009年)
[9] 贝根,S。;陈,D。;徐,S。;Luo,A.:挤压AZ31镁合金的低周疲劳性能,国际分形杂志。31, 726-735 (2009)
[10] 贝尔·R。;Cahn,R.:程序。皇家社会,伦敦,Proc。伦敦皇家学会239、494(1957)
[11] Berveiller,M。;Zaoui,A.:将自持方案扩展到塑性流动多晶体,J.mech。物理学。溶胶。26, 325-344 (1979) ·兹伯利0395.73033 ·doi:10.1016/0022-5096(78)90003-0
[12] 贝松,J。;勒里奇,R。;Foerch,R。;Cailletaud,G.:应用于有限元方法的面向对象编程。第二部分:重大行为的适用,《欧洲经济评论》第7卷第5期,第567-588页(1998年)·Zbl 1050.68515号
[13] 博林,G。;Richman,R.:连续机械孪生,第一部分:形式描述,材料学报。13, 709-722 (1965)
[14] D.布朗。;阿格纽,S。;布尔克,M。;霍尔顿,T。;沃格尔,S。;Tomé,C.:镁变形孪晶过程中的内部应变和纹理演变,Mat.sci。工程A 399,1-12(2005)
[15] 卡塞雷斯,C。;住友,T。;Veidt,M.:铸造镁AZ91合金在循环加载-卸载下的伪弹性行为,Acta mater。51, 6211-6218 (2003)
[16] Cahn,R.:进步。物理。,前进。物理。3, 363 (1954)
[17] Cailletaud,G.,1987年。法国巴黎皮埃尔和玛丽·居里大学博士论文,第6卷。
[18] Cailletaud,G.:《基本成分、现象学模型的发展和晶体塑性的实际应用》,CISM课程522,271-326(2010)·Zbl 1298.74051号
[19] Cailletaud,G。;皮尔文(Pilvin,P.):《利用多晶合金模型计算参数》(Utilisation de modèles polycristallis pour le calcul parélélments finis),《欧洲经济评论》(Revue européenne desélment finis 3),第4期,第515-541页(1994年)·Zbl 0924.73262号
[20] Cazacu,O。;Barlat,F.:描述压敏金属各向异性和屈服差效应的标准,国际J塑性20,2027-2045(2004)·Zbl 1107.74006号 ·doi:10.1016/j.ijplas.2003.11.021
[21] 陈,X。;尚博士。;Xiao,R。;黄,G。;刘清:轧制方式对AZ31合金板材微观组织和各向异性的影响,Trans。不犯错。金属。《中国社会》20,s589-s593(2010)
[22] 北卡罗来纳州克里斯托杜鲁。;喔,欧。;Macewen,S.:金属学报。,金属学报。341553(1986年)
[23] Cottrell,A.:晶体中的位错和塑性流动(1953)·Zbl 0052.23707号
[24] Couret,A。;Caillard,D.:镁中棱镜滑移的原位研究——I.速率控制机制,金属学报。33, 1447-1454 (1985)
[25] 克雷平,J。;Breteau,T。;Caldemison,D。;Ferrer,F.:(β)处理锆的低周疲劳行为:孪晶的部分可逆性和损伤后果,材料学报。48, 505-516 (2000)
[26] X·费加。;皮尔文,P。;Clavel,M.:α/β钛合金的循环变形行为:II。内应力和微观力学建模,金属学报。45, 2703-2714 (1997)
[27] Figueiredo,R。;佐治亚州沙拉兹。;特洛伊亚诺娃,Z。;Lukác&breve,P;Langdon,T.G.:孪晶在通过等径角挤压加工的镁合金各向异性行为中的重要性,Scripta metal。马特。63, 504-507 (2010)
[28] 森林,S。;Pilvin,P.:两相单晶镍基高温合金的循环行为建模,51-58(1995)
[29] 高丁,C。;Guillemer-Neel,C。;Feaugas,X.:316L反向加载下的硬化率:背应力-末端效应-应力演变,J.de physique IV 11,285-292(2001)
[30] Gehrmann,R.,Frommert,M.,Gottstein,G.,1999年。织构对AZ31镁合金变形行为的影响,In:12th Int.Conf.Text。材料。,蒙特利尔。
[31] Gérard,C.、Bacroix,B.、Bornert,M.、Cailletaud,G.、Crépin,J.、Leclercq,S.、XXXX。FCC材料在复杂加载路径下的硬化描述。计算。马特。科学。doi:10.1016/j.commatsci.2008.028<http://dx.doi.org/10.1016/j.commatsci.20>
[32] 加尔古里,M。;Weatherly,G。;Embury,J。;Root,J.:用原位中子衍射法研究mg-7.7at%al的机械性能,Philos。马加斯。79, 1671-1695 (1999)
[33] 格拉夫,S。;布洛克,W。;Steglich,D.:《镁的屈服:从单晶到多晶聚集体》,国际期刊《塑性》231957-1978(2007)·Zbl 1129.74011号 ·doi:10.1016/j.ijplas.2007.07.009
[34] 格拉夫,S。;Steglich,D。;Brocks,W.:镁晶体塑性和塑性势的形成,高级工程材料9,803-806(2007)·Zbl 1129.74011号
[35] 哈马,T。;Takuda,H.:镁合金板卸载过程中非弹性行为的晶体塑性有限元分析,int,J.塑性27,1072-1092(2011)·Zbl 1426.74100号
[36] 哈特,W。;Reed-Hill,R.:镁中二级(10-11级)-12孪晶的内部变形和断裂,Trans。遇见。Soc.AIME协会2421127-1133(1968)
[37] 长川,T。;Yakou,T.:脚本金属。材料。,脚本金属。马特。14, 1083 (1980)
[38] 长川,T。;雅口,T。;Karashima,S.:马特。科学。工程师、材料。科学。工程20、276(1975)
[39] Hill,R.:复合材料的自持力学,J.mech。物理学。溶胶。13213-222(1965年)
[40] 江,L。;Jonas,J。;罗,A。;Sachdev,A。;Godet,S.:10-12拉伸孪晶对AZ31 mg合金流动行为的影响,马特。科学。工程A 445–446,302-309(2007)
[41] 凯利,E。;西霍斯福德:Trans。遇见。Soc.AIME,事务处理。遇见。Soc.AIME第24、5页(1968年)
[42] Khan,A.S。;潘迪,A。;Gnäupel-Herold,T。;Mishra,R.K.:AZ31合金在不同应变率和温度下的大应变下的机械响应和织构演变,国际期刊《塑性》27,第5期,688-706(2010)·Zbl 1426.74013号
[43] 克莱纳,S。;Uggowitzer,P.:挤压镁-6%Al-1%zn合金的机械各向异性,材料。科学。工程A 379,258-263(2004)
[44] Kröner,E.:《金属学报》,Zur plastischen verformung des vielkristalls。9, 155-161 (1961)
[45] Kulhmann-Wilsdorf,D。;Laird,C.:材料科学。材料科学工程师。工程37、111-120(1979)
[46] Lamark,T.,Chmelik,F.,Estrin,Y.,Lukac,P.,In:第25届欧洲声发射会议,布拉格,2002年,第287-292页。
[47] 拉马克,T。;Chmelik,F。;埃斯特林,Y。;Lukak,P.:利用声发射技术研究镁合金的循环变形行为,J.合金公司。378, 202-206 (2004)
[48] 李,M。;瓦格纳,R。;Lee,J。;Chung,K。;Kim,H.:镁合金板材各向异性/非对称硬化行为的本构建模,国际J塑性24,545-582(2008)·Zbl 1214.74004号 ·doi:10.1016/j.ijplas.2007.05.004
[49] Lemaitre,J。;Chaboche,J.-L.:固体材料力学(1990)·Zbl 0743.7302号
[50] 李,M。;卢,X。;Kim,J。;Wagoner,R.:退火镁AZ31B板材室温低速塑性的有效本构模型,国际J塑性26,820-858(2010)·Zbl 1426.74080号
[51] 李,Q。;于清。;张杰。;Jiang,Y.:应变幅度对挤压mg6al1zna镁合金拉压疲劳行为的影响,Scripta metal。马特。62, 778-781 (2010)
[52] 林,X。;Chen,D.:挤压镁合金的应变控制循环变形行为,Mater。科学。工程A 496,106-113(2008)
[53] 卢,X。;李,M。;博格,R。;阿格纽,S。;Wagoner,R.:AZ31B mg片材的硬化演变,国际J塑性23,44-86(2007)·Zbl 1331.74007号
[54] 吕,F。;杨,F。;段,Q.Q。;Yang,Y.S。;Wu,S.D。;Li,S.X。;Zhang,Z.F.:轧制镁合金(AZ31)板材的疲劳性能:试样取向的影响,国际分形杂志。33, 672-682 (2011)
[55] Donald,J.Mac:轧制镁合金的晶粒取向,物理。修订版52,886-887(1937)
[56] Mann,G。;住友,T。;Caceres,C。;Griffiths,J.:镁和镁锌合金循环加载-卸载过程中的可逆塑性应变,材料科学。工程(2006)
[57] Masing,G.:Z.技术物理。,Z.技术物理。3, 167 (1922)
[58] 松木,M。;Horibe,S.:镁合金AZ31疲劳损伤过程分析,马特。科学。工程A 504169-174(2009)
[59] Mayama,T。;Aizawa,K。;塔达诺,Y。;Kuroda,M.:孪晶变形和晶格旋转对具有轧制织构的多晶纯镁强度差效应的影响,计算。材料科学。47, 448-455 (2009)
[60] Meza-Garc和acute,E。;A;Dobron&breve,P;Bohlen,J。;莱齐格,D。;Chmeliı&急性,F。;K;Lukác&breve,P;Kainer,K.U.:通过声发射技术研究az31铸造镁合金的变形机制,Mat.sci。工程A 462,297-301(2007)
[61] O.穆兰斯基。;卡尔·D·。;Sittner,P。;Oliver,E.:挤压AZ31镁合金变形孪晶和伪弹性行为的原位中子衍射研究,国际J塑性25,1107-1127(2009)·Zbl 1171.74302号 ·doi:10.1016/j.jplas.2008.08.002
[62] O.穆兰斯基。;巴内特,M。;吕津,V。;Vogel,S.:关于挤压镁合金中变形孪晶和类luders变形之间的关系:原位中子衍射和EPSC.4建模,Mater。科学。工程A 5271383-1394(2010)
[63] O.穆兰斯基。;巴内特,M。;卡尔·D·。;沃格尔,S。;Oliver,E.:细晶粒和粗晶粒ZM20 mg合金中变形孪晶的研究:原位中子衍射和声发射组合,Acta mater。58, 1503-1517 (2010)
[64] 尼尔,C。;Agnew,S.:《基于晶体塑性的非立方金属成形极限预测:镁合金AZ31B的应用》,国际J塑性25,379-398(2009)
[65] 诺布雷,J。;诺斯特,美国。;科梅耶,M。;Dias,A。;Scholtes,B.:AZ31变形镁合金的变形不对称性,主要工程材料。230-232, 267-270 (2002)
[66] 诺斯特,美国。;Scholtes,B.:六角密排金属中的等温孪晶生长和收缩,Z.metallkd 94,559-563(2003)
[67] 帕克·D。;Niewczas,M.:拉伸变形AA5754合金的织构演变,材料。科学。工程A 497,65-73(2008)
[68] Partridge,P.:六角密排金属中不规则孪晶生长和收缩,金属学报。13, 1329-1335 (1965)
[69] Partridge,P.:六角密排金属的结晶学和变形模式,《金属学》。第12版,169-194(1967)
[70] 普鲁斯特,G。;Tomé,C。;Jain,A。;Agnew,S.:镁合金AZ31应变通变化过程中孪生和脱缩效应的建模,国际J塑性25,861-880(2009)·兹比尔1186.74006 ·doi:10.1016/j.ijplas.2008.05.005
[71] Reed-Hill,R.:塑性变形的不均匀性,Amer。《社会金属》,285-311(1973)
[72] Reed-Hill,R。;Robertson,W.:镁变形孪晶的其他模式,金属学报。5, 517-527 (1957)
[73] Reed-Hill,R。;Robertson,W.:镁单晶的非基底滑移变形,Trans。满足。Soc.AIME 220,496-502(1957年)
[74] Reed-Hill,R。;Dahlberg,E。;西滑溜:变速器。AIME,事务处理。AIME 2231766(1965)
[75] Reed-Hill,R.E。;Dahlberg,E.P。;Jr.,W.A.Slippy:翻译。AIME,事务处理。AIME,233(1966)
[76] 斯塔罗塞尔斯基,A。;Anand,L.:多晶面心立方材料的滑移和孪晶非弹性变形,J.mech。物理学。溶胶。46,第4号,671-696(1998)·Zbl 0971.74024号 ·doi:10.1016/S0022-5096(97)00071-9
[77] 斯托尔,J。;J.波里埃:菲洛斯。杂志。,菲洛斯。杂志。25, 1313 (1972)
[78] Walde,T。;Riedel,H.:镁合金AZ31拉深过程中的耳纹模拟,Acta mat.55,867-874(2007)
[79] Wang,Y。;Huang,J.:孪晶和未孪晶在热挤压镁铝锌合金屈服行为中的作用,Acta mater。55, 897-905 (2007)
[80] Watanabe,H。;Fukusumi,M.:超塑性变形AZ31镁合金的机械性能和纹理,Mater。科学。工程师A 477、153-161(2008)
[81] Wu,L。;阿格纽,S。;D.布朗。;斯托伊卡,G。;克劳森,A。;Jain,B。;菲尔登,D。;Liaw,P.K.:变形镁合金在孪晶-确定循环变形期间的内应力松弛和载荷重分布,ZK60A,Acta mat.56,3699-3707(2008)
[82] Wu,Y。;朱,R。;Wang,J。;Ji,W.:孪晶和滑移在挤压mg–3%Al–1%Zn合金循环变形中的作用,Scripta metal。马特。63, 1077-1080 (2010)
[83] Yi,S。;戴维斯,H。;Brokmeier,H。;博尔马罗,R。;Kainer,K。;Homeyer,J.:单轴加载期间AZ31镁合金的变形和织构演变,《金属学报》。54, 549-562 (2006)
[84] 尹,S。;Yang,H。;Wu,S。;Yang,F.:挤压镁–3Al–1Zn的循环变形,Scripta金属。马特。58, 751-754 (2008)
[85] 尹,D。;Wang,J。;刘杰。;Zhao,X.:关于挤压mg-3Al-1Zn合金的拉伸-压缩屈服不对称性,J.合金公司。478, 789-795 (2009)
[86] Yoo,M。;阿格纽,S。;莫里斯,J。;Ho,K.:HCP金属和合金中的非基底滑移系统:源机制,材料。科学。工程A 319–321,87-92(2001)
[87] Yoo,M。;莫里斯,J。;何鸿燊。;Agnew,S.:HCP金属和合金的非基底变形模式:位错源和迁移率的作用,《金属》。材料。变速器。33, 813 (2002)
[88] Yoshinaga,F。;Horiuchi,R.:在平行于六角轴方向压缩的镁单晶中的变形机制,Trans。JIM 4,1-8(1963)
[89] 于清。;张杰。;姜瑜。;Li,Q.:挤压AZ61A镁合金的多轴疲劳,国际分形杂志。33, 437-447 (2011)
[90] Zenner,H。;Renner,F.:镁压铸件和挤压件的循环材料行为,《国际压裂杂志》24,1255-1260(2002)
[91] 张杰。;于清。;姜瑜。;Li,Q.:挤压AZ61A镁合金循环变形的实验研究,国际J塑性27,768-787(2011)·兹比尔1426.74026
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。