預制孿晶對ＡＺ３１鎂合金絕熱剪切敏感性的影響

摘 要：為了分析不同孿晶體積分數對材料絕熱剪切敏感性的影響，預制具有不同孿晶體積分數的ＡＺ３１鎂合金。采用分離式霍普金森壓桿在２００℃、９４４ｓ－１條件下對ＡＺ３１鎂合金帽狀試樣進行高速沖擊試驗，采用電子背散射衍射儀和光學顯微鏡對試樣在高應變速率變形前后的微觀組織進行觀察，計算了試樣發生絕熱剪切時的吸收能量，比較了絕熱剪切帶內外的顯微硬度。結果表明：不同孿晶體積分數試樣內均產生了絕熱剪切帶，隨著孿晶體積分數的增加，絕熱剪切帶寬度和吸收能量減小，而絕熱剪切敏感性增大。

關 鍵 詞：ＡＺ３１鎂合金；預制孿晶；高速沖擊；帽狀試樣；吸收功；顯微硬度；絕熱剪切帶；絕熱剪切敏感性

中圖分類號：ＴＧ１４６．２ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２４）０３－０２７７－０７

隨著汽車制造、軌道交通、電子３Ｃ和航天行業的快速發展，輕質低能耗和高性能材料的研發迫切需要［１］。鎂合金作為最輕的金屬結構材料之一，具有消振、可回收及易于機械加工等優點，與常用結構金屬合金鋼、鋁和鈦合金相比，鎂合金具有密度低、比強度高的優點。然而鎂合金產品零部件在使用過程中會不可避免地受到高速載荷的作用，而絕熱剪切作為材料中存在的一種特殊失效形式，常出現在高速沖擊、爆炸侵徹與切削等復雜服役條件下［２］。絕熱剪切帶的出現會降低材料性能，也是材料失效的前兆，一般采用絕熱剪切敏感性來評定材料產生絕熱剪切的難易程度。材料的絕熱剪切敏感性越高，越容易出現絕熱剪切帶。近年來，越來越多的學者投入到鎂合金絕熱剪切現象的研究中。張峰［３］通過數值模擬方法研究了兩種狀態ＡＺ３１鎂合金的絕熱剪切現象，結果表明絕熱剪切帶內存在大量由動態再結晶形成的等軸晶組織、少量亞結構與變形晶粒。ＺＨＯＵ等［４］研究了高應變速率下純鎂絕熱剪切帶的微觀組織、織構與斷裂方式，結果表明純鎂中形成了寬度為９０μｍ的直線型絕熱剪切帶，且剪切帶內的晶粒尺寸遠小于基體區域。毛萍莉等［５］研究了晶粒尺寸對鎂合金絕熱剪切敏感性的影響，結果表明晶粒尺寸越小，材料的絕熱剪切敏感性越低。孿生為鎂合金的重要變形形式，預制孿晶常被作為改善成型性、各向異性及提高強度方法之一［６］。ＷＡＮＧ等［７］發現預制ＡＺ３１鎂合金中的拉伸孿晶可以影響材料在高應變速率載荷條件下的力學行為。ＷＵ等［８］通過引入孿晶的方法研究了ＡＭ３０鎂合金中孿晶分數對絕熱剪切敏感性的影響。鎂合金屬于典型高導熱、低強度材料，絕熱剪切敏感性不高，且到目前為止，關于預制孿晶對鎂合金絕熱剪切敏感性的研究較少。