非对称轧制下HCP合金板带变形的轴比相关性与织构控制研究

本项目针对HCP（密排六方结构）合金板带织构控制和强各向异性的共性关键问题，提出充分利用非对称轧制下丰富可控的应力状态，实现对各变形模式相对激活度的设计与有效调控。采用实验与模拟相结合的方法，以HCP合金特征结构参数轴比c/a的影响为核心，通过系统研究非对称轧制工艺下的变形机制和织构演变与轴比的关联规律，初步构建HCP合金非对称轧制晶体塑性理论，提出基于非对称轧制的具有普适性的HCP合金板带织构控制方法。

本项目针对密排六方(HCP)结构合金关键的织构控制问题和强各向异性本质，提出充分利用非对称轧制独特的变形优势，显著改变常规轧制方式下简单的平面应变状态，实现对各变形模式相对激活度的有效调控。.编制了晶体塑性有限元软件，模拟计算了不同初始取向、不同辊板摩擦系数（改变宏观应变状态）以及不同滑移机制CRSS比合计315种组合下，Mg合金的塑性变形机制和织构演变规律，初步提出Mg合金织构控制思路。模拟研究主要结果为:（1）初始取向为准确{0001}的晶体滑移变形协调能力弱，通过增大柱面<a>滑移系的临界分剪切应力值及增大宏观剪切应变，可改善准确{0001}面晶体的加工性能;（2）距离{0001}面有漫散的初始取向晶体滑移系协调能力强，且随着漫散度增大，出现三类滑移系共同承担变形的取向范围增大，可加工性能好;（3）初始取向准确{0001}基面织构及漫散度较小的晶体在轧制变形时形成较强的{0001}基面织构，可以通过增大剪切应变及增加柱面<a>滑移系的临界分剪切应力获得非{0001}基面织构;（4）初始取向为距{0001}基面织构漫散65°的晶体，轧制变形时易获得非{0001}基面织构，后续加工能力强。.以热轧态纯镁及Mg-Gd-Y合金为研究对象及分别进行单向异步变形轧制及退火实验，在不同轧制工艺下进行变形，主要观察显微组织的状态和织构的演变过程，研究异步轧制变形状态下合金织构的演化过程，分析合金的变形特点；对比合金和纯金属织构演化结果的异同，探究影响合金变形过程的影响因素。合金变形采用异步轧制速比为1:1.18，变形温度选取常温、130oC和200oC，变形量定为12%、16%和20%。主要通过各个变形温度和变形量下{0002}基面织构的形成和变化及各个变形量和变形温度下主要的强点织构和取向密度变化，探讨了纯镁与Mg-Gd-Y合金在同种轧制条件下{0002}基面织构的强度差异。研究发现异步轧制应力的不对称性使得主要织构组分的强度在快速辊和慢速辊侧的差异很大；同样轧制条件下，纯镁的基面织构要强于Mg-Gd-Y的基面织构。对比模拟结果，镁合金滑移系较纯镁协调能力强是二者织构强度差异的原因。适当合金化不仅改变镁合金的力学性能，也可能是改善其加工性能的手段。.本项目模拟和实验初探了六方金属塑性变形机理，对改善六方金属材料塑性加工性能具有重要指导意义。