弱织构镁合金板材交叉轧制过程中织构形成机制及遗传性研究

The strong planar anisotropy of weak-textured Mg alloy plates greatly affects their secondary forming processing and applications. To remove this mechanical anisotropy, a cross rolling technique was used to tailor the texture distribution. Combining the usage of many advanced characterization techniques (e.g. TEM, EBSD and XRD) and crystal plasticity simulation, the formation mechanism of texture during cross rolling and subsequent annealing, the texture memory effect of hot cross-rolled texture during subsequent uni-directional rolling, and quantified relationship between the texture distribution and forming ability were systematically investigated. The projects lay great emphasis on disclosing the mechanism of rolling direction affecting deformation microstructure and crystallographic orientation of recrystallized grains and explaining the role of plastic deformation, dynamic recrystallization and static recrystallization in texture memory effect. The results of the projects contribute to developing effective cross rolling process from hot rolling of as-cast sample to cold rolling of thin plate, reducing the strong mechanical anisotropy of high plasticity Mg plates and broadening the mass applications of Mg plates.

针对弱织构镁合金板材显著的面内力学性能和成型性能各向异性问题，本申请以这类镁合金板材为研究对象，综合利用先进TEM、EBSD和XRD等的表征分析手段和晶体塑性模拟技术，系统研究在交叉轧制及退火过程中织构形成机制、交叉热轧开坯织构在后续单向轧制过程中的遗传性、织构分布特征与成型能力之间的定量关系，揭示应变路径影响变形组织特征和再结晶晶粒取向的机制，阐明塑性变形、动态再结晶、静态再结晶在交叉热轧开坯织构遗传性中的作用，为发展基于交叉轧制基础上的从铸态开坯到薄板冷轧一整套织构调控理论和技术、解决高塑性镁合金板材力学性能和二次成型的各向异性问题提供重要的理论指导，拓展镁合金板材的规模化应用。

传统镁合金轧制板材通常具有强基面织构，而添加Ca或稀土元素可有效弱化镁合金轧板织构，提高塑性及二次成型能力。但这类板材的织构经常产生显著的面内各向异性，交叉轧制可有效调控这类弱织构镁合金板材面内织构分布和降低各向异性。.本项目按照研究计划，系统开展如下研究：. 1）设计添加不同含量Gd、Ca稀土元素的镁合金，制备出试验用60mm厚的Mg-2Zn-(0.25~2)Ca、Mg-（2~4）Zn-(1~2)Gd多种成分的镁合金板坯。详细分析了这两类合金在交叉热轧、单向热轧、室温单向冷轧、交叉冷轧以及退火过程中的组织及织构演变规律。. 2）综合利用SEM、EBSD、TEM和XRD等先进表征手段，并结合粘塑性自洽VPSC晶体塑性模拟，系统研究了交叉轧制过程中变形组织形貌及滑移/孪生机制的定量启动情况，阐明了应变路径影响形变织构形成机理，即形变织构的形成主要受控于板材初始取向相对于板面内主拉伸应变的方向，与变形机制的启动差异无明显关系。对不同道次和不同总压下量交叉轧制过程中的织构演变规律进行研究，阐明板材面内织构分布与轧制工艺参数的关系。. 3）交叉轧制的板材再结晶退火后形成面内环形均匀分布的织构。对再结晶过程中晶粒的形核和长大行为以及取向分布进行了深入的定量分析，阐明了再结晶织构的形成机制，并详细探讨了形核位置对再结晶晶粒取向的影响规律。. 4）开展了高温交叉热轧开坯板材在后续单向轧制和退火过程中织构演变特征的定量化研究，分析了开坯及后续轧制过程的变形和再结晶行为及其对织构遗传性的影响。结果表明，与单向开坯相比，交叉热轧开坯退火后，板材织构的面内分布更为均匀。. 5）系统研究了织构面内分布对退火板材力学性能各向异性的影响，开展了从室温到200°C的杯突试验，并结合有限元模拟及施密特因子分析，建立了板材成型能力与织构分布特征的关系，揭示了其破坏机制。. 通过项目实施，发表论文7篇，其中SCI收录论文6篇、EI收录论文1篇；参加国内外会议2次；培养毕业硕士研究生3名。