多向孪生变形制备高强韧超细晶粒镁合金的微观机制和组织稳定性研究

针对镁合金十分突出的室温塑性低和强度不足的问题，首次提出利用以孪晶切变为主的低温塑性变形制备高强韧超细晶粒镁合金的方法，通过在不同温度下进行多向、多道次低应变压缩变形获得晶粒尺寸为100～200纳米的超细晶粒镁合金。采用TEM和菊池衍射技术表征和分析孪晶变体的交叉形式以及孪生变形过程中微观组织和晶体取向的演变规律，着重研究变形温度对纳米晶的形成机制及其组织稳定性的影响，并揭示压缩孪晶内纳米晶的取向特征和形成条件，继而借助于EBSD原位观测技术准确地捕捉低温退火时再结晶的成核点，追踪形核与演化过程，由此建立不同类型孪晶再结晶的组织演化模型，阐明孪晶与再结晶协调细化组织、控制织构的机理。这一工作将丰富和发展镁合金的变形和再结晶理论，并为今后高强韧超细晶粒镁合金制备及其组织强韧化设计提供新思路和理论依据。

镁合金作为最轻的结构材料近年来在汽车和航空航天领域备受关注，然而较低的强度及室温塑性严重地制约了其大范围应用。本项目采用低温多向变形及退火，旨在利用高密度孪晶与再结晶协调细化晶粒和控制织构，以实现提高镁合金综合力学性能。重点研究了温度对多向变形镁合金微观组织演化和力学性能的影响，以及孪生和静态再结晶机制。取得的主要研究成果有：（1）阐明了孪晶与再结晶协调细化晶粒、改善织构以及对镁合金强韧化行为的作用。提出了利用孪生变形和退火制备高强韧超细晶粒镁合金的新方法。2）得出了初始取向、变形温度、道次和累积变形量对镁合金单向或多向变形时微观组织和力学性能的影响规律。（3）揭示了镁合金不同温度、速度和变形量下变形和退火时的微观组织变化。详细探讨了再结晶机理及再结晶动力学。（4）显示了镁合金在不同条件下变形和退火后的取向分布特征。多向变形过程中孪生以及孪晶之间相互交截，并随着加载方向的不断改变，加速度导致微观织构的随机化。研究成果丰富和发展了镁合金塑性变形与再结晶的理论，为探索低成本制备高强度和高塑性兼备的镁合金提供新思路和理论依据。. 上述研究成果发表学术论文20篇，获得国家发明专利3项。