变形镁合金塑性加工及组织性能的理论基础

　　随着材料轻量化的发展趋势，具有轻质等优点的镁合金材料成为航空、航天、汽车、3C电子等领域未来发展可选择的重要材料。通过塑性变形等方式优化微观组织特征的变形镁合金具有优异的强塑性，能够满足更多工程结构件的性能需求，具有较大的发展前景。 本书在变形镁合金的塑性加工及组织性能的理论基础上，介绍了合金化、塑性变形机理，板材加工方式，综合性能及其影响因素。同时，着重研究了镁合金的再结晶行为、高性能镁合金板材的轧制工艺技术、镁合金的变形特性与塑性变形机理、断裂韧性及成形性、腐蚀行为，对高性能镁合金的开发与应用提供了理论指导。 本书是金属材料类专业技术书籍，可供高校科研工作者、材料加工相关专业研究生，以及企业工程技术人员参考。

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第1章 变形镁合金理论基础 1.1 镁的晶体结构与合金化 001 1.1.1 镁的晶体结构及性能特点 001 1.1.2 镁合金的合金化 002 1.1.3 镁合金的成分设计 006 1.2 镁合金的塑性加工与变形机理 008 1.2.1 滑移 008 1.2.2 孪生 009 1.2.3 晶界滑移 010 1.2.4 再结晶 011 1.2.5 镁合金的变形特性 012 1.3 变形镁合金的板材加工方式 017 1.3.1 镁合金板材的常规轧制 017 1.3.2 双辊铸轧 019 1.3.3 异步轧制 020 1.3.4 衬板轧制 021 1.4 变形镁合金的力学性能及影响因素 023 1.4.1 晶粒 023 1.4.2 第二相 025 1.4.3 织构 027 1.4.4 组织均匀性 028 1.5 变形镁合金的耐蚀性能及影响因素 030 1.5.1 镁合金的腐蚀特性 030 1.5.2 镁合金耐腐蚀性能的影响因素 031 参考文献 041 第2章 镁合金的再结晶行为 2.1 Mg-Zn-Gd合金的静态再结晶 050 2.1.1 稀土第二相粒子在Mg-Zn合金再结晶过程的作用 050 2.1.2 稀土固溶原子在Mg-Zn合金再结晶过程的作用 055 2.2 Ca/Gd复合添加镁合金退火过程的微观组织演变 057 2.2.1 退火过程的软化行为 058 2.2.2 退火过程的微观组织特征演变 061 2.2.3 第二相粒子对基面织构弱化及再结晶行为的作用机制 078 2.3 Mg-4Zn-xCa合金的热压缩行为 079 2.3.1 Mg-4Zn-xCa合金的微观组织特征 080 2.3.2 Mg-4Zn-xCa合金的热压缩变形及本构模型优化 086 2.4 Mg-4Zn-xCa合金的动态再结晶 105 2.4.1 Mg-4Zn-xCa合金的动态再结晶临界条件 105 2.4.2 Mg-4Zn-xCa合金动态再结晶过程的组织演变 109 2.4.3 Mg-4Zn-xCa合金的动态再结晶形核机制 116 2.5 Mg-4Zn-xCa合金热加工变形能力及组织特征 124 2.5.1 Mg-4Zn-xCa合金热加工图构建 124 2.5.2 基于热加工图的Mg-4Zn-xCa合金微观组织特征 131 2.5.3 Ca元素对Mg-4Zn-xCa合金热加工变形能力的影响 137 参考文献 148 第3章 高性能镁合金板材的轧制工艺技术 3.1 Mg-Al合金板材的末道次升温轧制工艺 152 3.1.1 升温轧制工艺设计思路 152 3.1.2 末道次轧制温度对Mg-Al合金板材微观组织及综合性能的影响 153 3.2 AZ31镁合金的异步轧制工艺 162 3.2.1 工艺参数对单道次异步轧制AZ31镁合金微观组织及力学性能的影响 162 3.2.2 AZ31镁合金板材的连续异步轧制及多道次异步轧制 167 3.2.3 轧制工艺对AZ31镁合金薄板室温成形性能的影响 177 3.3 基于合金优化及双辊铸轧的高强塑性镁合金薄板材 181 3.3.1 高强塑性镁合金板材的设计思路 181 3.3.2 高性能镁合金板材的力学性能及成形性能 183 3.3.3 轧制过程的组织特征演变 187 3.3.4 高性能镁合金板材的强化机理 203 参考文献 212 第4章 镁合金的变形特性与塑性变形机理 4.1 镁合金的拉压不对称性 219 4.1.1 挤压ZA21镁合金棒材的室温拉伸-压缩力学性能 219 4.1.2 拉伸/压缩屈服过程的微观组织及变形机制 221 4.1.3 拉压不对称性的弱化机制 229 4.2 镁合金棒材压缩变形的各向异性 231 4.2.1 室温压缩力学性能及各向异性 231 4.2.2 压缩过程的组织演变 233 4.2.3 压缩过程的织构演变 240 4.2.4 压缩变形过程的Schmid因子分析 247 4.2.5 压缩过程中孪晶变体的选择与长大 251 4.2.6 压缩变形过程中的滑移机制 260 4.2.7 压缩变形力学性能各向异性与变形机制的关系 264 4.3 镁合金的拉伸各向异性及塑性变形行为 265 4.3.1 基本力学性能 266 4.3.2 应变速率和载荷方向对力学行为的影响 268 4.3.3 拉伸变形过程的微观组织演变规律 272 4.3.4 拉伸变形过程的塑性变形机制 281 4.3.5 力学性能各向异性和应变速率敏感性 286 4.4 镁合金纳米压入变形的取向行为 288 4.4.1 纳米压痕形貌 288 4.4.2 纳米力学性能 289 4.4.3 纳米压入的取向行为 293 参考文献 302 第5章 镁合金的断裂韧性及成形性 5.1 Ca元素对挤压态Mg-2Zn-xCa合金微观组织及断裂韧性的影响 308 5.1.1 挤压态Mg-2Zn-xCa合金的微观组织 308 5.1.2 挤压态Mg-2Zn-xCa合金的力学性能及断裂韧性 314 5.1.3 挤压态Mg-2Zn-xCa合金的断裂机理及韧性控制 316 5.2 等温锻造Mg-4Zn-xCa合金的断裂韧性及疲劳裂纹扩展 320 5.2.1 等温锻造Mg-4Zn-xCa合金的制备及微观组织特征 320 5.2.2 Mg-4Zn-xCa合金的断裂韧性 324 5.2.3 Mg-4Zn-xCa合金的疲劳裂纹扩展 328 5.3 Ca-Gd复合添加对镁合金微观组织及成形性能的影响 339 5.3.1 Ca-Gd复合添加对Mg-3Al系合金板材微观组织演变的影响 339 5.3.2 Ca-Gd复合添加对Mg-3Al系合金板材成形性能的影响 345 5.4 稀土元素对Mg-1.5Zn合金织构和室温成形性能的影响 349 5.4.1 Gd元素对Mg-1.5Zn-xGd合金织构和室温成形性能的影响 349 5.4.2 Y和Ce元素对Mg-1.5Zn-xCe/Y合金织构和室温成形性能的影响 356 5.4.3 稀土元素种类对Mg-1.5Zn变形镁合金织构和室温成形性能的影响 362 5.5 AZ31镁合金薄板室温成形极限图研究 365 5.5.1 成形极限图的原理及建立 365 5.5.2 AZ31镁合金薄板的成形极限图 368 参考文献 371 第6章 镁合金的腐蚀行为 6.1 微合金化及加工状态对AZ31镁合金耐蚀性能的影响规律 375 6.1.1 铸态AZ31镁合金的微观组织及腐蚀性能 375 6.1.2 均匀化态AZ31镁合金的微观组织及腐蚀性能 382 6.1.3 轧制退火态AZ31镁合金的微观组织及腐蚀性能 388 6.2 镁合金腐蚀过程的取向行为 397 6.2.1 晶粒尺寸及晶体取向对腐蚀性能的影响 397 6.2.2 腐蚀过程的形貌演变 402 6.2.3 腐蚀过程的点蚀及晶间腐蚀机理 410 6.2.4 腐蚀过程的电化学性能 411 6.2.5 晶粒尺寸及晶体取向对各阶段腐蚀机理的影响 417 6.3 镁合金棒材腐蚀过程的强度衰减 419 6.3.1 腐蚀剩余强度变化及衰减规律 419 6.3.2 腐蚀剩余强度衰减机理 423 6.3.3 初始强度与腐蚀速率对腐蚀剩余强度的影响 434 参考文献 435