[发明专利]基于EBSD技术的镁合金拉伸孪晶体积分数的计算方法

说明书

本发明公开了一种基于EBSD技术的镁合金拉伸孪晶体积分数的计算方法，根据晶界取向变化标示出拉伸孪晶晶界而获得所有发生拉伸孪晶的完整晶粒，再进行符合规定方向要求的晶粒的选取以及去除杂质处理来获得完全符合规定方向要求的晶粒，完全符合规定方向要求的晶粒中包括孪生部分和未发生孪生部分，将未发生孪生部分分离出，再对孪生部分进行拉伸孪晶体积分数的计算，排除了人为误差对计算精度产生的影响；该计算方法通过晶粒EBSD背散射衍射图和反极图能够更为准确地标定出样品中的拉伸孪晶，从而能够获得准确度更高的拉伸孪晶体积分数。

技术领域

本发明属于有色金属材料塑性变形及应用技术领域，尤其涉及一种基于EBSD技术的镁合金拉伸孪晶体积分数的计算方法。

背景技术

镁合金室温下强度低、塑性差，是限制其结构件广泛应用的关键问题。对镁合金挤压板材沿垂直于挤压方向进行拉伸来预置拉伸孪晶，可借助拉伸孪晶在细化晶粒、弱化织构和协调变形方面的作用提高镁合金板材的强度和塑性。

获得拉伸孪晶对宏观应变贡献的最直接方法就是计算拉伸孪晶的体积分数，根据REED-HILL RE提出的“Role of deformation twinning in determining the mechanicalproperties of metals”,The Inhomogeneity of Plastic Deformation,ASM Seminar.1,285-311,1973.得知，拉伸孪晶的体积分数的计算公式为ε_t＝m_sf_sγ_t，其中，ε_t为拉伸孪晶导致的轴应变，m_s为拉伸孪晶的施密特(Schmid)因子(一般而言，其平均值在0.4-0.45范围内)，f_s为拉伸孪晶体积分数，γ_t为镁合金中拉伸孪晶的切变(γ_t＝0.13)。

金相结果显示，AZ31镁合金挤压态管材在压缩应变为2％时，拉伸孪晶体积分数几乎可以忽略不计；在压缩应变为4％时，拉伸孪晶体积分数大约为35％(可参考JIANG LAN,JONAS JOHN J.,LUO ALAN A.,SACHDEV ANIL K.,GODET ST PHANE.Influence of{10-12}extension twinning on the flow behavior of AZ31Mg alloy[J],Materials Scienceand Engineering:A,2007,445–446:302-309.)；在压缩工程应变为1.5％时，AZ31镁合金中的拉伸孪晶体积分数大约为25％，而且晶粒尺寸对孪晶体积分数影响不大，轴向的应变全部归功于拉伸孪晶(可参考GHADERI ALIREZA,BARNETT MATTHEW R.Sensitivity ofdeformation twinning to grain size in titanium and magnesium[J],ActaMaterialia,2011,59:7824-7839.)。由于拉伸孪晶造成的取向变化，可用中子衍射来检测孪晶体积分数，在工程应变为1.5％时，AZ31镁合金中的拉伸孪晶体积分数大约为13％(可参考CLAUSEN B.,TOM C.N.,BROWN D.W.,AGNEW S.R.Reorientation and stressrelaxation due to twinning:Modeling and experimental characterization for Mg[J],Acta Materialia,2008,56:2456-2468.)。然而，采用金相照片来计算镁合金中拉伸孪晶体积分数时，其结果的精度性较差；采用中子衍射测试来获得拉伸孪晶体积分数时，其对于母体的取向要求过于完美；采用晶体塑性模型来预测拉伸孪晶体积分数时，基于严格的孪晶Schmid因子法则，即某一特定晶粒内，Schmid因子较大的拉伸孪晶优先产生(可参考WANG H.,RAEISINIAB.,WU P.D.,AGNEW S.R.,TOM C.N.Evaluation of self-consistentpolycrystal plasticity models for magnesium alloy AZ31B sheet[J],International Journal of Solids and Structures,2010,47:2905-2917.)。事实上，EBSD(Electron Backscattered Diffraction，电子背散射衍射)测试发现，拉伸孪晶的产生并不完全符合Schmid因子法则，即便某晶粒中拉伸孪晶Schmid因子较小，晶粒内也会产生拉伸孪晶，而且具有小Schmid因子的拉伸孪晶变体会替代具有大Schmid因子的拉伸孪晶变体生成(可参考BEYERLEIN I.J.,CAPOLUNGO L.,MARSHALL P.E.,MCCABE R.J.,TOMC.N.Statistical analyses of deformation twinning in magnesium[J],Philosophical Magazine,2010,90:2161-2190.；HOU DEWEN,ZHU YUZHI,LI QIZHEN,LIUTIANMO,WEN HAIMING.Effect of{10-12}twinning on the deformation behavior ofAZ31magnesium alloy[J],Materials Science and Engineering:A,2019,746:314-321.；以及陈渊等提出的AZ31镁合金微结构关联的孪生形核与长大统计分析[J],材料导报,2018,32.)。