[发明专利]一种镁合金微应变表征方法

说明书

本发明公开了一种镁合金微应变表征方法，其包括如下步骤：步骤一，研磨镁合金件表面；步骤二，对研磨后的镁合金件进行电解抛光处理，电解抛光液为ACII溶液，电解抛光温度为－35~－25℃，电解抛光时间为90~150s；步骤三，采用含有Fe³⁺的ACII溶液腐蚀镁合金件表面，腐蚀温度为－35~－25℃，腐蚀时间为5~20s，在镁合金表面制得纳米级散斑点。其能够在镁合金表面制得均匀分布的纳米级散斑点，进而能够在不干扰EBSD测量信号的前提下，获得镁合金晶粒尺度上的高分辨应变图。

技术领域

本发明涉及镁合金变形过程中的微观应变领域，具体涉及镁合金微应变表征方法。

背景技术

镁合金密度低，比强度高，减震性和电磁屏蔽性能优良，作为轻量化材料和功能材料应用前景巨大。然而，常用镁合金是密排六方晶体结构，在室温下可启动的滑移系较少，塑性较差。深入地研究镁合金的微观变形机制对于优化其力学性能至关重要。由于非基面滑移比基面滑移或孪生具有更高的临界剪切应力，因此，基面滑移和孪生成为镁合金室温下的主要变形机制，使得单晶镁的塑性变形具有很强的各向异性，这导致了多晶镁合金变形过程中晶粒间的变形不相容性。而这种变形不相容性在一定程度上可以被调节来维持一定的塑性。另外，与高对称性材料的面心或体心立方晶体结构相比，如铜、铝和钢，镁合金在热加工过程中往往会形成较强的织构，导致其在随后的加载过程中力学性能具有明显的各向异性。如何定量地评价微观尺度下的滑移，晶体取向和晶粒间变形协调三者之间的关系是镁合金塑性变形过程中面临的一大挑战。

利用电子背散射衍射EBSD技术可以获得晶体取向差数据，从而可以计算变形过程中产生的几何必要位错密度，而且一些激活的滑移系可以通过晶体取向差轴或滑移迹线匹配来确定，但它们并不能提供变形运动学的数据。因此，EBSD技术不能用于量化局部塑性应变。数字图像相关技术DIC作为一种强有力的工具，在二维平面内应变场的定量测量中起着至关重要的作用。利用EBSD测量结合DIC技术表征材料的塑性变形可以全面反映晶体学与变形运动学之间的联系。DIC技术测量的基本原理是基于相应的图像匹配算法，对变形前后材料表面的散斑点进行追踪识别，获得ɛxx、ɛyy和ɛxy应变场的张量图，因此，应变的精细程度取决于制备散斑点的大小。在以往的研究中，DIC技术通常聚焦于应变分布为毫米级的空间分辨率。然而，该分辨率不足以量化变形过程中的微观结构特征。近年来，表面细小散斑点制备方法如的发展，所述表面细小散斑点制备方法包括纳米颗粒的表面自分散、电子/离子束刻蚀、Pt沉积、镀金等，促进了高分辨DIC技术的兴起，该技术可用于测量微米或亚微米尺度上的应变。尽管这些散斑点的制备方法可以大大提高应变的空间分辨率，复杂的制备步骤或较高的成本仍限制了其广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁合金微应变表征方法，其能够在镁合金表面制得均匀分布的纳米级散斑点，进而能够在不干扰EBSD测量信号的前提下，获得镁合金晶粒尺度上的高分辨应变图。

本发明所述的镁合金微应变表征方法，其包括如下步骤：

步骤一，研磨镁合金件表面；

步骤二，对研磨后的镁合金件进行电解抛光处理，电解抛光液为ACII溶液，电解抛光温度为－35~－25℃，电解抛光时间为90~150s；

步骤三，采用含有Fe³⁺的ACII溶液腐蚀镁合金件表面，腐蚀温度为－35~－25℃，腐蚀时间为5~20s，在镁合金表面制得纳米级散斑点。

进一步，所述ACII溶液每升中包括如下含量的组分：15~20mL的蒸馏水、90~100mL的丙醇、8~12g的羟基喹啉、70~80g的柠檬酸、40~45g的硫氰酸钠、10~15mL的高氯酸，余量为乙醇。

进一步，所述含有Fe³⁺的ACII溶液的配制为：将0.3~0.6g的无水FeCl₃置于50~100mL的ACII溶液中溶解。

进一步，所述步骤三中的腐蚀在磁力搅拌条件下进行。