上面介绍的计算取向表达式的换算关系,计算立方系的取向是比较简单的,但是本文中要研究的镁合金是密排优尔方结构,就涉及四轴坐标向三轴坐标的转换。由于优尔方系a轴与c轴不相等,所以转换时,z轴方向要乘以一个倍数c/a。假设优尔方晶系的晶面晶向指数为(hkil)[uvtw],最后获得的正交坐标系下的对应指数(h’k’l’)[u’v’w’]为:
把上式归一化才能进行最后的计算。 的模为
的模为归一化了的指数:
最后可由下式得到优尔方系(hkil)[vutw]与取向欧拉角(φ1,φ,φ2)间的关系:
1.2.3.3 取向因子的计算
图1.3. 取向的 (a)Roe和 (b)Bunge欧拉转动示意图
另一种常用的是邦厄(Bunge)定义的欧拉角,用{ , , }表示。图1.3b给出了从起始取向出发邦厄欧拉转动示意图。
图 1.4. 立方晶系与优尔方晶系坐标取向关系示意图
为了用ODF函数对密排优尔方金属的织构进行描述,建立优尔方晶系与立方晶系之间的转换关系,如图1.4所示,在立方晶系中,具有起始取向的晶粒[100]、[010]、[001]晶向分别平行于晶体坐标系的OX、OY、OZ,而在优尔方晶系中, 、 、[0001]晶向分别平行于OX1、OY、OZ,这样可以将晶体的取向g( , , )与晶面、晶向指数相互转化。本实验ODF测试中采取Bunge定义的欧拉角取向计算镁合金中的晶面和晶向参数(hkil)[uvtw],计算公式如下:
为了研究AZ31镁合金特定织构对合金性能的影响,有必要计算特定织构下各可能滑移系的取向因子。对于每个样品的织构组份用(HKL)[UVW]表示,则外力方向为[UVW],它与滑移面的夹角为 ,就是晶向[UVW]与滑移面(hkl)之间的夹角,计算公式为:
把滑移面(hkil)转换成(hkl),其中i=-(h+k)。将滑移系中的[uvtw]按照如下的公式转为三指数:
U’=u-t, V’=v-t, W’=w.
外力与滑移方向的夹角为 ,公式为: 其中,u1=U, u2=U’; v1=V, v2=V’; w1=W, w2=W’
则取向因子: m= (1-9)
计算过程为:首先找出ODF图上强点所对应的欧拉角( , , ),将其依次代入公式(1-5)、(1-6)计算得出强点所对应的织构(hkil)[uvtw](计算所得数值为小数,需将其化为最简比),接着按取向因子的推导过程,代入(1-7)计算测试所得主要织构下的取向因子。通常情况下,如果试样同时受到两个或两个以上的外力,m就为各个方向外力在固定滑移系上的Schmid因子之和,比如单向受力时,取向因子的最大值为0.5,而双向受力,则最大值为1.0。
1.2.4 镁合金中主要的变形机制
1.2.4.1 滑移机制
在剪切应力的作用下,晶体的一部分与另一部分沿着一定的晶面和晶向发生相对移动,称为滑移。滑移的本质是位错的运动[12]。一般来说,滑移只能沿一定的晶面和晶向发生,这些晶面和晶向称为金属的滑移面和滑移方向。滑移面和滑移方向往往是金属晶体中原子排列最紧密的晶面和晶向。
在镁合金晶格中,<11 0>晶向是原子排列最紧密的方向,也是最易发生滑移的方向。镁合金中主要存在的独立的滑移系有:
(1) 基面滑移系:(0001)基面是镁合金中原子排列最紧密的晶面,因此这是镁合金中最基本的滑移系,其实质是Burger矢量为a/3<11 0>的单位位错的滑移(通常称为<a>滑移),其滑移方向为<11 0>晶向。基面滑移实际上只有两个独立滑移系[111];
(2) 棱柱面滑移系:棱柱面滑移也属于Burger矢量为a/3<11 0>的单位位错的滑移。根据滑移面的不同,分为两种类型即{10 0}和{11 0}滑移,滑移方向均为<11 0>,棱柱面滑移一共可以提供两个独立的滑移系; 织构对镁合金力学性能的作用规律研究(5):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_7838.html