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AZ31B镁合金动态冲击变形机制研究
摘要
本文研究了AZ31B镁合金的动态冲击变形机制。通过高速冲击实验和金相观察发现，AZ31B镁合金在动态冲击下表现出较为明显的拉伸变形和裂纹扩展特征。同时，通过显微硬度测试和变形组织观察发现，在动态冲击的作用下，AZ31B镁合金中晶粒有较大程度的拉伸变形，随着冲击速度的增加，合金的韧性和塑性逐渐下降，而硬度和强度则增加。因此，本文认为AZ31B镁合金的动态冲击变形机制是由合金晶粒的拉伸变形和裂纹扩展相互作用所导致的。
关键词：AZ31B镁合金；动态冲击；变形机制；晶粒变形；裂纹扩展
Abstract
ThispaperstudiesthedynamicimpactdeformationmechanismofAZ31Bmagnesiumalloy.Throughhigh-speedimpactexperimentsandmetallographicobservations,itwasfoundthatAZ31Bmagnesiumalloyexhibitsobvioustensiledeformationandcrackpropagationcharacteristicsunderdynamicimpact.Atthesametime,throughmicrohardnesstestinganddeformationstructureobservation,itwasfoundthatundertheactionofdynamicimpact,thegrainsinAZ31Bmagnesiumalloyhavealargedegreeofelongationdeformation,astheimpactvelocityincreases,thealloy'stoughnessandplasticitygraduallydecrease,whilethehardnessandstrengthincrease.Therefore,thispaperbelievesthatthedynamicimpactdeformationmechanismofAZ31Bmagnesiumalloyiscausedbytheinteractionbetweentheelongationdeformationofalloygrainsandthecrackpropagation.
Keywords:AZ31Bmagnesiumalloy;dynamicimpact;deformationmechanism;graindeformation;crackpropagation
介绍
随着工业化和航空航天技术的发展，镁合金作为一种理想的轻质高强材料被广泛应用。AZ31B镁合金是一种常用的镁合金，具有较好的性能，广泛用于航空、汽车和电子等领域。然而，在一些特殊情况下，AZ31B镁合金需要承受高速冲击载荷。因此，了解AZ31B镁合金的动态冲击变形机制对于材料的研究和应用具有重要意义。
本文通过高速冲击实验和金相观察，研究了AZ31B镁合金在动态冲击下的变形机制，分析了晶粒变形和裂纹扩展的相互作用对合金性能的影响。
实验方法
实验材料为AZ31B镁合金，在高速冲击实验中采用splitHopkinsonpressurebar(SHPB)装置。实验中采用圆柱形试件，直径为10mm，长为20mm。动态冲击速度分别为150、200、250m/s。金相试样采用标准的金相制备技术，取样后进行研磨和抛光，并使用腐蚀剂蚀刻，观察和记录合金的微观组织。
结果和分析
高速冲击实验结果显示，AZ31B镁合金在动态冲击下表现出明显的拉伸变形和裂纹扩展特征。试验中的合金分别在不同速度下经历了压缩和拉伸应力，其中拉伸应力下的变形表现更为明显。根据试验结果，合金的拉伸比强度可以达到40MPa·m2/g。
通过金相观察发现，随着冲击速度的增加，合金的晶粒尺寸相应减小。同时，合金中的晶粒长度方向也发生了明显的拉伸变形。晶粒的变形主要集中在晶界区域，呈现出一定的屈曲变形和压缩变形。此外，试验中还观察到了裂纹扩展的情况。裂纹的形成和扩展是由合金晶粒的扭曲变形和屈曲变形所引起的。
通过显微硬度测试，发现合金的硬度随着冲击速度的增加而增加，且硬度增加的速度超过了材料的强度增加速度。因此，随着冲击速度的增加，合金的韧性和塑性逐渐下降，而硬度和强度则增加。
结论
本文研究了AZ31B镁合金的动态冲击变形机制，通过高速冲击实验和金相观察发现，合金在动态冲击下表现出明显的拉伸变形和裂纹扩展特征。晶粒变形和裂纹扩展相互作用，导致了合金的性能变化。随着冲击速度的增加，合金的韧性和塑性逐渐下降，而硬度和强度则增加。这些结果对于镁合金动态冲击性能的研究和应用具有重要的参考价值。