Mg-Gd合金高温变形项链组织演变对稀土织构形成的影响及其机理研究

针对镁稀土合金高温塑性加工形成"项链组织"特征以及"稀土织构"现象，以单相Mg-Gd二元合金为对象，采用OM/SEM/EBSD/TEM/X-Ray等表征方法，研究初始组织状态（固溶Gd原子数量、初始晶粒尺寸、初始组织织构）对Mg-Gd单相合金在不同温度、应变速率、变形量下高温单轴压缩和多向反复压缩时"项链组织"中新旧晶粒尺寸和取向的影响；建立材料初始组织状态、塑性加工工艺参数与"项链组织"特征之间的关系，揭示"项链组织"微区尺寸、取向和宏观"稀土织构"形成之间的联系，阐明"项链组织"形成与演变过程中的动态再结晶机理及其对宏观"稀土织构"的影响机制。研究结果对理解变形镁合金高温变形再结晶组织和宏观织构的形成规律及演变机理具有重要意义，可为优化镁合金的高温塑性加工性能和加工工艺提供技术思路，也可为调控镁合金高温变形组织和织构、提高其综合力学性能提供实验和理论参考依据。

针对镁稀土合金在高温塑性加工时易形成再结晶“项链组织”特征和“稀土织构”现象中的不明确之处，本项目以Mg-Gd等镁稀土变形合金为研究对象，研究了稀土元素元素含量和种类、初始织构、初始晶粒尺寸等不同因素和后续变形加工工艺及热处理对再结晶的影响，揭示了镁稀土合金高温变形过程中再结晶“项链组织”和“稀土织构”的形成规律及其对力学性能的影响。.二元Mg-Gd/Y合金高温热轧退火，Gd元素（0.01at.%<x<2at..%）起到稳定再结晶组织作用，弱化变形织构，并形成双峰特征；而一定量的Y元素对晶界移动存在强的拖拽作用，再结晶受控于形核及长大过程，晶粒尺寸更细小，其织构弱化归因于固溶Y原子的偏聚。室温高塑性GZ31合金轧制板材，在一定晶粒尺寸范围内，弱化的织构是决定其室温高塑性的关键因素，晶粒尺寸差异及织构类型对塑性的影响较小；此外，对其进行大应变冷轧可以明显提高合金强度，屈服强度接近~200MPa，室温伸长率仍可达~35%；其挤压无缝管在440℃二次挤压后室温伸长率可达35%。GWK930合金热轧时，孪晶变形是主要的晶粒细化机制；再添加1wt.%Zn，形成了大量特殊结构的LPSO析出相，变形孪晶受到很大程度的抑制，动态再结晶速度提高，晶粒细化，力学性能得以优化。GWK920合金经室温预变形预制孪晶增加可诱发再结晶的晶界密度，在随后大塑性变形多向锻造过程中，能获得更加细化的纳米级晶粒和弥散析出相，织构弱化，其室温塑性明显提高。EW75合金挤压板材进行交叉热轧时，变形主要为{10-12}拉伸孪生及少量{10-11}压缩孪生，且存在更多细小第二相以及更明显的织构弱化，其强度、塑性和各向异性等指标得以优化。本项目完成了研究计划的相关研究工作，已发表标注本基金项目资助的学术期刊论文12篇，国际学术会议论文 1 篇，申请发明专利2项，实现了预期的研究目标，相关成果为优化稀土变形镁合金高温塑性加工性能，调控其高温变形组织、宏观织构和力学性能，提供了实验和理论参考依据。