【摘 要】
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镁合金具有低密度、高比强度、良好的生物相容性等特点,在交通运输、3C产品、生物医用和新能源等领域有着广泛的应用前景。由于密排六方晶体结构（Hexagonal close-packed crystal,HCP）,镁合金变形过程中滑移系较少,容易形成强烈的变形织构,因而室温塑性成形能力较差,严重限制了变形镁合金的大规模工业应用。从微观角度调控镁合金的力学性能和成型性能,已经取得了一定的成效。本文针对不
【基金项目】
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江苏省基础研究计划（自然科学基金）面上项目（BK20191442）； 国家自然科学基金资助项目（51901202）；
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镁合金具有低密度、高比强度、良好的生物相容性等特点,在交通运输、3C产品、生物医用和新能源等领域有着广泛的应用前景。由于密排六方晶体结构（Hexagonal close-packed crystal,HCP）,镁合金变形过程中滑移系较少,容易形成强烈的变形织构,因而室温塑性成形能力较差,严重限制了变形镁合金的大规模工业应用。从微观角度调控镁合金的力学性能和成型性能,已经取得了一定的成效。本文针对不同晶粒尺寸分布的商用AZ80镁合金,采用实验测量与晶体塑性模拟相结合的方法,系统深入地研究了其塑性变形过程中的微观组织演化和力学性能响应,主要研究内容及结论如下:（1）采用等径角挤压变形（Equal Channel Angular Pressing,ECAP）制备具有不同晶粒尺寸分布特性的AZ80镁合金,考察了预处理状态和变形条件对晶粒尺寸分布的影响,研究了晶粒尺寸分布呈现双峰和单峰特征时镁合金的塑性变形行为。结果表明,经固溶处理的AZ80镁合金在320℃,0.2mmm/s的条件下经4道次ECAP变形即可得到均匀单峰组织,而铸态材料在360℃,0.2mm/s的条件下进行4道次ECAP变形仍保留原始铸态组织,此时形成的粗细晶混合组织可称为双峰组织,其室温强度和塑性均高于细小单峰镁合金的室温强度和塑性。（2）采用ECAP对AZ80镁合金进行1、2、4、6道次的挤压,追踪ECAP过程中镁合金微观组织和力学性能演变规律与机制。研究发现:随着道次的增加,在强剪切变形和DRX综合作用下粗晶逐渐细化,小角度晶界逐渐转变为大角度晶界。双峰晶粒结构的强化机制可以从晶界强化、晶粒取向强化和晶粒尺寸分布的角度解释。经过ECAP加工之后,晶界密度增加,再结晶更加充分,再结晶细晶和未再结晶粗晶之间的晶界增强,提高了抵抗位错滑移的能力。同时由于从细晶区域到粗晶区域的晶粒尺寸的急剧变化,使粗细晶晶界比普通晶界具有更强的抗位错滑移能力。除此之外还认为双峰组织具有较好的塑性是由于粗晶对于变形的稳定作用和细晶体积分数的增加,优良的双峰组织结构是由均匀嵌入在大量细晶中的粗晶组成的。（3）采用准原位EBSD实验对双峰和单峰组织拉伸前后进行表征及全场晶体塑性模拟。研究表明:双峰组织试样塑性变形时,拉伸孪晶更易激活和扩展,粗晶内容易出现贯穿基体晶粒的拉伸孪晶。发生孪生时,晶粒内基面滑移受到显著抑制,发生Basinski效应。单峰组织应力分布较均匀,双峰组织中在粗晶环绕的细晶区域产生应力集中;同时模拟表明,在镁合金塑性变形过程中,基面滑移一直是主要的变形协调机制,双峰组织中基面滑移对变形的贡献低于单峰组织。
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