图5:真实应力与在AZ80合金的真应变曲线伸长至破坏试验:(1)ε=10-2秒-1;(2)ε=10-3 s-1
图6:不同温度和应变速率下的伸长率
图7 :SRC测试数据绘制成真应变率与真应力补偿系数的关系
表2:应力指数n线性回归的计算
3.3变形机制
与结晶材料的高温拉伸行为密切相关的因素是温度和应变速率。应变速率由铝原子在Mg基体,?/ D的扩散补偿,用于构造一个?/ D-σ/ E的曲线在双对数标度,如图8所示,D= D0exp(-Q/RT),D0=1.2×10-3 M-2/ S,Q=143±10千焦/摩尔[18,19]。当应变速率由镁晶格扩散与D0补偿类似的结果可以得到=
1.0×10-4米2/秒和Q=135千焦/摩尔[20]。三个区域是按照N值指定:低n区,其中n=1.79,1.78×109 M-2≤?/ D≤4.14×1010 M-2,中间n区,其中n=4.29,5.01×1010 M-2≤?/ D≤4.82×10 12 M-2;高n区,其中n=9.54和9.62×10 12 M-2≤?/ D≤2.07×1014 M-2。高n区域通常被认为是对在低温和高应变率的幂律击穿的过渡。
图8 :SRC测试数据绘制成扩散补偿的真应变率与弹性模量补偿的真实应力的关系
被调查的AZ80合金在400-450°C和10-2和10-3 s-1的初始应变速率具有超过100%的伸长率,这给约1.04×1011个M-2≤?/ D≤1.789×1011米-2,并落入n的中间区域4.29。变形激活能Q,此区域是使用如下公式计算[4]:
其中,n =4.29,σ的流动应力取为0.2,真实应变在图每个温度的关系,构建图9。计算出的活化能为149.60千焦/摩尔,这两者相若的135千焦/摩尔镁晶格扩散和143±10千焦/摩尔的Al扩散的镁。根据计算出的应力指数和激活能,位错攀移蠕变(DCC),是负责提高延展性和变形速率,通过晶格扩散由位错攀移控制。然而,调查合金具有相对细晶粒结构和高Al含量,所以晶界滑移(GBS)和溶质拖曳蠕变(SDC)必须为可能的机制进行讨论。
图9:蠕变激活能的计算
SDC工作通过溶质原子与位错的粗糙和稳定的微观结构之间的弹性相互作用延缓位错滑移。在AZ80合金,Al原子要么于Mg17Al12相析出或溶解在Mg基体的溶质原子。基于所述Mg-Al相图,在AZ80合金熔融Mg17Al12相的温度在约350℃,这表明大部分Mg17Al12相析出物溶解在400和450℃,和Al溶质原子可与位错相互作用,以协助SDC机制。然而,根据显微组织的研究中,在最伸长的发生量规所研究的合金具有稳定的细粒结构(16微米)。本细粒结构通常不便于显著SDC操作,但有利于GBS在高温和低应变速率。
扩散,需要一个优良稳定的微观结构。在n的低应力指数区域n=1.79(高温度和低应变速率下),晶界GBS在滑动和晶粒转动可以引起应力集中时的扩散是不能够协调变形的。位错从晶界发射以释放应力集中。这些发射的位错和晶内原有的位错滑移和攀到晶界,协助GBS[21]。在N =4.29(较低的温度和较高的应变速率),其中高伸长率实现的中间区域,GBS仍然是不能够以更低的扩散系数和较高的应变速率协调变形,而位错较为活跃的热激活棱柱形和金字塔防滑系统。因此,DCC变得更加显著和高延展性应归功于GBS和DCC的具有竞争力的变形机制。
符合两个机制的解释,一种现象学方程(方程(4))采用应力指数为GBS(N =1.79)和应力指数为DCC(N =4.29)成立的目的是制定一个本构模型[22]。该模型成功地拟合到图中的数据。如图10所示。此模型中,AZ80板材的平面应变变形可以与特定的扩散系数,弹性模量,和应力指数进行评价。
图10:模拟双机制现象方程
4.结论
1)AZ80合金和具有16微米的展品的初始平均晶粒尺寸在400增强的高于100%伸长到失败延性稳态变形过程中和450℃下的10-2应变速率10-3 S-1,而在300伸长率和350℃下小于100%无稳态变形。
2)原细晶粒结构是稳定的均匀变形计的拉伸变形,达到增强延展性期间。空腔在骨折时,在10-3 s-1的变形,从400升高温度至450℃显著开发和拉伸伸长率下降相应。
3)超过100%的延展性提高了4.29应力指数和149.60千焦/摩尔的活化能功能,并通过晶界滑移和位错攀移蠕变,这可以通过一个模拟竞争机制,速度控制双机制模型采用回归应力指数。
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