拉伸预应变对镁合金薄板温热成形性能的影响规律及机制

Due to the strong basal texture, rolled magnesium alloy sheets exhibit obvious anisotropy and poor formability at room temperature, which severely limits their application in industry. The previous research shows that the pre-stretching could improve the formability of magnesium alloy sheets. In the present proposal, the effects and mechanism of tensile prestrain on warm formability of magnesium alloy sheets will be studied intensively. The proposed studies are as follows. First, the tensile prestrain experiments will be performed at room temperature and under warm conditions, and the effects of prestrain type, magnitude, annealing temperature and time on microstructure and texture evolution of magnesium alloys will be investigated by using scanning electron microscope(SEM) and electron backscatter diffraction (EBSD).Then, the mechanical properties and warm formability of prestrained magnesium alloy sheets will be studied through uniaxial tensile tests, Erichsen tests, round-cup forming tests and forming limit tests. And the relation between microstructure, texture and plastic deformation of magnesium alloy will be analyzed. In the end, the mechanism of warm formability enhancement of magnesium alloy sheets by tensile prestrain will be clarified. The research results will provide scientific basis for optimizing and improving the forming technology of magnesium alloy sheets, and also be beneficial to the enrichment of plastic forming theory of magnesium alloy.

镁合金轧制板材具有很强的基面织构，导致其室温塑性差，且各向异性明显，这严重制约了镁合金的广泛应用。研究发现，拉伸预变形工艺可以提高镁合金薄板成形性能。本申请项目拟深入研究拉伸预应变影响镁合金板材成形性能的微观机理。首先，进行室温和温热条件下预应变加载实验，通过SEM和EBSD等分析测试技术，研究单向拉伸、平面应变和双向等拉这三种典型预应变类型、不同的预应变量、变形方向以及中间退火等相关参数对镁合金板材微观组织和织构演变的影响规律和机制。其次，通过单向拉伸试验、Erichsen试验、拉深成形和成形极限实验，研究经拉伸预应变后具有不同微观组织和织构试样的宏观力学性能和温热成形性能。最后，阐明拉伸预应变、微观组织和织构与镁合金塑性变形行为之间的关系，揭示拉伸预应变影响镁合金薄板温热成形性能的微观机理。本项目研究将为优化和开发镁合金板材成形工艺提供理论依据，并为完善镁合金塑性变形理论奠定基础。

镁合金板材通常具有很强的基面织构，这导致其室温塑性差，且各向异性明显，这严重制约了镁合金的广泛应用。本项目从调控镁合金板材的显微组织和织构来改善其性能的角度出发，通过对AZ31B镁合金板材预变形和退火处理，探索其显微组织和织构的演化过程，以及相应的力学性能和断裂机制的变化。主要研究内容包括: 研究单向拉伸、平面应变和双向等拉这三种典型预应变类型、不同的预应变量、变形方向以及中间退火等相关参数对镁合金板材微观组织和织构演变的影响规律和机制；通过单向拉伸试验、成形极限预测及杯突试验，研究经拉伸预应变后具有不同微观组织和织构试样的宏观力学性能和温热成形性能；阐明拉伸预应变、微观组织和织构与镁合金塑性变形行为之间的关系，揭示拉伸预应变影响镁合金薄板温热成形性能的微观机理。现阶段的重要结果及关键数据有：（1）对镁合金板材沿RD/TD方向进行单向拉伸预变形，板材基面织构晶粒的c轴朝着与加载方向垂直的方向偏转，而沿45°方向预变形，板材基面织构晶粒的c轴朝着RD方向偏转。随着预变形量的提高，板材基面织构强度总体上呈现下降趋势。(2) 对预变形板材进行退火处理，其织构演化行为主要取决于静态再结晶形核速率和晶粒长大速率，当预变形量超过板材的临界变形值时，板材内部平均晶粒尺寸变化相对较小，导致板材的基面织构强度有所提高。(3) 在预变形过程中，板材的加工硬化效应强于其织构演化效应。 (4) 板材沿RD方向预变形和退火处理，提升了其沿TD方向二次拉伸的均匀延伸率，而板材沿TD和45°方向预变形和退火处理，显著提升了其沿RD方向二次拉伸的均匀延伸率。(5)基于韧性断裂准则和M-K理论建立了修正M-K模型，随着预变形量的增加，室温预变形板材和250℃预变形板材的成形极限均向左上偏移，且250℃预变形板材的成形极限提高更为显著。本项目研究将为优化和开发镁合金板材成形工艺提供理论依据，并为完善镁合金塑性变形理论奠定基础。