纯化对变形镁合金组织与性能的影响及其机制的基础研究

镁合金在汽车、3C产品等领域具有极其广阔的应用前景，但低的力学性能和成形能力极大地限制了镁工业发展。纯化可有效改善镁合金的组织状态与性能，已受到学者们的关注，但已有的研究主要集中在铸造镁合金，而对变形镁合金涉及很少，纯化对变形组织结构和塑性成形能力的影响研究相当缺乏。在此背景下，本项目以AZ31和ZM61变形镁合金为对象，研究降低单种杂质元素含量（Fe或Si）对镁合金变形组织结构及其演变的影响，分析热加工变形过程中杂质元素对变形镁合金的动态再结晶行为、变形织构、塑性变形特征的影响及其作用机理，建立杂质含量与变形镁合金的力学性能和塑性成形性能的确定关系，结合实验结果与镁合金塑性变形相关理论，从科学本质上查明纯化改善变形镁合金材料力学性能和塑性成形能力的内在机制，为发展综合性能优良的镁合金材料奠定一定的理论依据，有利于推进镁合金材料的实际应用。

作为最有发展潜力的金属材料之一镁合金受到了世界各国的高度关注，但力学性能较低和成形性能差极大地限制了镁合金材料的应用规模。纯度是影响镁合金组织状态和性能的重要因素之一。本项目以AZ31变形镁合金为重点，系统开展了纯化对镁合金组织、织构及性能的影响研究。制备了六种杂质含量不同的AZ31镁合金，研究工作从铸态合金入手，结合均匀化热处理和热挤压、热轧塑形加工，研究了不同状态条件下降低杂质元素含量对AZ31合金显微组织的影响规律，着重分析了不同杂质含量的合金在热轧变形过程中动态再结晶和基面织构演变的差异，结果表明纯化有利于促进动态再结晶和弱化基面织构；确定了杂质含量与镁合金力学性能、各项异性和轧制成形性能的关系，发现降低杂质含量可有效提高镁合金的力学性能和成形性能；最后结合组织和织构观察与表征，弄清了纯化影响镁合金性能的内在机制，研究结果为开发高性能镁合金材料和板材提供了重要基础和参考。项目圆满完成了计划目标。在国内外刊物上发表学术论文6篇（SCI收录5篇），申报国家发明专利5项（授权2项），获得2013年度教育部技术发明一等奖（排名第三）。