轧制AZ31镁合金疲劳行为研究+文献综述(2)
1.2 镁合金的特点及应用
相比于其它结构材料，镁合金相比除了密度低以外,还具有如下的几个优点[1]:
l)镁合金的弹性模量小，抗震能力高，阻尼特性也很高。
2)镁合金的比强度高,比强度高是指强度与质量之比很高。
3)镁合金具有可切削加工性。
4)镁合金的抗电磁干扰性能以及屏蔽性能都很强。
5)镁合金是环境友好形材料, 具有可回收性。
在21世纪，汽车工业以及互联网行业迅猛发展，由因为镁合金的这些优点，能够部分取代塑料、铝合金等其他材料，极大的增加了对镁合金构件的需求，所以对镁合金的研究将成为科学家们探究的重点。 [2-3]
1.3 镁合金的基本结构
镁合金的基本结构为密排吹冰方晶体结构（HCP），室温下变形机制主要为位错滑移、晶界滑动和孪生。在变形的初始阶段，塑性变形主要靠基面滑移，从而引起应变，以产生不相容。 [2]晶粒大小对非基面滑移和晶界的滑动有重要影响。晶粒细化有利于较大的应力集中在晶粒的边界处形成，并且该应力集中是造成了非基面滑移被激活的原因。孪晶易在粗晶中形成，压缩孪晶需要比较大的应力集中的能量才能产生，因此常在变形后期或者在变形速率较大同时变形量也较大时产生。[4]如图1.1所示是镁的晶体结构
1.4 塑性变形机制
由于镁合金时密排吹冰方晶体结构，这种结构主要的变形机制是基面滑移、锥面滑移、孪生以及晶界滑移等。密排吹冰方结构发生塑性变形最大的障碍就是滑移系太少了，导致金属的塑性差，而塑性差是导致镁合金的应用规模远未达到预期的主要原因之一[15]。
1.4.1 滑移机制
在外力作用下，镁合金会沿滑移面发生滑移，从而发生塑性变形，滑移行为的本质是位错的运动[18,19]。由于镁是密排吹冰方晶体结构，它的位错运动速率具有对应力敏感的特点，当应力提高幅度不大时，位错运动速率就会大幅提高,并且位错的密度也会增大。从图1.2我们可以发现晶粒内部的位错密度不高，位错较稀疏，而晶粒边界上位错密度很高。当镁合金处于较高温度下发生变形加工时，如果位错滑移受阻，那么位错会通过交滑移来开动，所以高温下滑移是镁晶体发生塑性变形的主要机制[15]。
在挤压或者轧制的过程中，当分度旋转轴对准垂直于方在挤压或者轧制的过程中，当分度旋转轴对准垂直于 或者平行于轧 制薄板的平面 制薄板的平面 制薄板的平面 制薄板的平面 制薄板的平面 制薄板的平面 ，传统镁合金经常表现出很强的基态结构 ，传统镁合金经常表现出很强的基态结构 ，传统镁合金经常表现出很强的基态结构 ，传统镁合金经常表现出很强的基态结构 ，传统镁合金经常表现出很强的基态结构 ，传统镁合金经常表现出很强的基态结构 ，传统镁合金经常表现出很强的基态结构 ，传统镁合金经常表现出很强的基态结构 ，传统镁合金经常表现出很强的基态结构 ，传统镁合金经常表现出很强的基态结构 ，传统镁合金经常表现出很强的
1.4.2 孪生机制
镁合金塑性变形还有另一种塑性变形机制，那就是孪生[16]。镁具有HCP晶体结构，相比于孪生，镁合金发生基面滑移所需的临界切应力要低得多, 但是由于镁的具有不对称性, 且滑移系统少, 当晶体取向不利于滑移发生时, 或者当变形温度低应变速率高致使滑移难易发生时，孪生才能成为了镁主要的塑性变形机制。此外，因为孪生而引起的晶体变形量不是很大, 所以孪生对镁晶体形变的影响并不占主要地位,这点与滑移不同。一般来说，孪生对总变形量的贡献并不超过10% [6]。由于多晶体镁合金的晶体取向随机性，变形时滑移的开动变容易, 因此在从铸态组织转变成变形组织这一变形阶段, 大量的孪生萌发在镁的基体组织中 ( 如图1.3( a) ) , 随变形量的不断加大, 在严重变形阶段时孪晶的尺寸会减小，孪生会变得更多, 孪晶也会相互碰撞( 如图1.3( b) ~ ( d) ) , 利用TEM 观察，可以看到变形组织中有大量的孪晶像。孪生变形通过孪生的谐调作用使滑移的开动变得更容易, 从而使得镁合金能够进行轧制处理[15]，这对镁合金的变形处理是很有用的。
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