贾勉 蓝永庭 魏中顺

摘  要：镁合金作为21世纪的绿色金属材料，广泛应用于交通运输、航空航天等领域，但其绝对强度较低。为解决此问题，采用激光冲击方法对AZ31镁合金矩形试样表面分别开展单面冲击和双面冲击试验，通过调整激光能量得到了具有不同梯度层体积分数的镁合金试样，再进行单轴拉伸加载试验。在Johnson-Cook模型基础上，提出一种塑性应力-应变自然对数二次多项式拟合的方法对单轴拉伸试验数据进行应力-应变响应分析，并对不同梯度层体积分数的AZ31镁合金进行预测。研究结果表明：激光冲击后镁合金表面生成晶粒梯度结构层，可有效提高AZ31镁合金的屈服强度和抗拉强度，且双面冲击强化效果优于单面冲击;改进后的模拟数据与试验数据基本吻合，成功地再现了梯度结构镁合金应变硬化增强效应;最后，拟合得出含梯度层体积分数的改进模型参数表达式，其预测结果验证了模型的合理性。

关键词：AZ31镁合金;梯度结构;激光冲击;Johnson-Cook模型;二次多项式拟合

中图分类号：TG146.2         DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2022.03.015

0    引言

镁合金的密度低（1.8 g/cm3），具有减震性好、生物相容性佳、回收率高、导电导热性好等优点，是目前工程应用中最轻的金属结构材料[1]，广泛应用于交通运输、航空航天、电子通讯、医疗器械等领域[2]。但是，镁合金具有密排六方结构，常见的滑移系只有3个，在室温状态下加工成型困难，且绝对强度较低[3]。

激光冲击处理（laser shock processing，LSP）是一种新型的表面改性手段，利用强激光束辐射靶材表面，产生高温高压等离子体，最终形成超强冲击波向金属内部传播[4]。……