稀土析出相对Mg-Al-Zn镁合金动态再结晶机理影响的研究

Because of hexagonal close-packed (HCP) structure, plastic deformation capacity of magnesium alloys is poor, dynamic recrystallization(DRX) has very important significance to improve it. At present, little paper is concerned with the characteristics of the effect of the precipitate phase on DRX, especially precipitate phase containing RE elements. On the basis of the previous work and experimental results，the present project aim to investigate DRX behavior of Mg-Al alloy which adding proper mischmetal. Microstructure evolution and deformation behavior of Mg alloys at hot deformation temperature is investigated by studying dislocations slip, grain boundary sliding and twin. The effect of RE precipitations on deformation behavior and deformation mechanism is studied. The DRX behavior and microstructure evolution is investigated at hot deformation temperature. The influence of RE precipitations at different deformation temperature，strain rate，strain and different original microstructure on DRX behavior of Mg alloys is discussed. The effect of precipitations on nucleation mechanisms of DRX in different deformation conditions and original microstructure is investigated under hot deformation. The effect of RE precipitations on DRX mechanism is revealed. This project is expected to provide new theoretical basis and experimental support for expanding the applications of Mg alloy.

镁合金由于其密排六方结构，塑性变形能力较差，动态再结晶对改善其塑性变形能力有十分重要的意义。目前国内外关于析出相特别是含稀土相对镁合金动态再结晶影响的研究较少。本项目基于前期相关工作基础和实验结论,研究含稀土Mg-Al系镁合金动态再结晶行为。研究合金热变形时的微观组织演化及变形行为，通过研究位错运动、晶界滑移以及孪晶演化，分析析出相对合金热变形行为的影响，阐明其变形机制。研究合金热变形时的动态再结晶行为及微观组织特点，分析不同变形温度、变形速度、变形程度以及不同原始组织时，析出相对动态再结晶行为的影响。探讨在不同变形条件下及不同原始组织中，析出相对合金动态再结晶形核机制的影响，揭示析出相对镁合金动态再结晶机理的影响规律，阐明其动态再结晶机制，为拓展镁合金应用领域提供理论依据及实验支持。

镁合金由于密排六方结构，室温成型性能和塑性较差，其加工变形通常在高温下进行。动态再结晶是一个能有效细化合金晶粒和提高合金塑性的软化过程，对控制微观结构和改善加工性能有十分重要的意义。合金化是常用的常规方式以提高镁合金各项性能，稀土元素作为重要的合金化元素，能显著提高其高温性能和蠕变性能。目前国内外关于析出相特别是含稀土相对镁合金动态再结晶影响的研究较少。本项目研究含稀土Mg-Al系镁合金热变形时的微观组织演化及变形行为，通过研究位错运动、晶界滑移以及孪晶演化，分析稀土析出相对合金热变形行为的影响，进而研究含稀土Mg-Al系镁合金动态再结晶过程，分析不同变形温度、变形速度、变形程度以及不同原始组织时，析出相对动态再结晶行为的影响。通过本项目的研究，得出了一些结论:（1）AZ31+RE合金在高温（673K）和较高的应变速率下变形时，合金中仍然出现变形孪晶。而在AZ91+RE合金中，由于大量β相的存在，高温变形时合金中孪生受到抑制。（2）镁合金在较低温度下变形时仍出现了多系滑移和非基面滑移，且低温下孪生对应变速率很敏感，较低应变速率下，合金中孪晶显著减少。晶界和孪晶界，孪晶之间的交错区及孪晶与晶界的交错区域、β相附近是再结晶晶粒形核的主要区域。（3）镁合金在中温区变形时出现了非连续动态再结晶，而在高温区变形时出现了孪晶动态再结晶和连续动态再结晶。（4） 镁合金的塑性变形机制显著影响合金的再结晶机制，同时由于合金自身晶格特征和化学成分及析出相的存在，同一条件下合金变形时，晶体中不同局部会有不同的变形机制，因而产生不同的动态再结晶机制。（5）AZ31+RE合金中，高温稳定的Al11RE3相阻碍为错的滑移和晶界的移动，抑制合金的动态再结晶，而在AZ91+RE合金中，大量的β相也阻碍位错的滑移并抑制合金中的孪生，促进动态再结晶晶粒的形核。（6）在特定的变形温度和应变速率下，AZ31+RE合金中出现锯齿流变现象。在变形初始阶段，较慢的应变速率下，位错在应力的作用下切过Al11RE3析出相。