基于孪生变形的镁合金织构调整及轧制变形机理研究

本课题选取具有基面织构的AZ31镁合金板材为研究对象，提出了一种侧压预变形诱导拉伸孪生的方法，调整板材的基面织构，提高板材的轧制变形能力，并系统研究织构调整对板材在低温、中温及高温轧制变形能力的影响及其机制。综合利用金相、EBSD、XRD、SEM和TEM等表征方法及晶体塑性有限元模拟手段，对板材在预变形及其后的低温、中温及高温轧制过程中的显微组织演化进行系统研究，揭示在不同预变形参数下，孪生对织构转变的作用及规律，通过分析孪生和位错滑移（尤其是位错的非基面滑移）在侧压预变形板材的轧制变形过程中的作用与地位，揭示织构调整影响不同温度轧制变形能力的内在机制。通过本项目的研究，提供一种简单、有效、实用的镁合金板材织构调整方法，并揭示此种织构调整对轧制变形能力的影响和机制，为低成本、高质量镁合金板材的制备及新型轧制工艺的开发提供理论指导，加速我国形成具有自主知识产权的镁合金板材新型轧制加工技术。

本项目重点研究了以下三方面内容，主要的研究发现如下：.（1）不同温度测压变形对织构转变的影响规律和机制。. 系统研究了在室温、150度、250度和350度条件下，沿TD方向压缩过程中织构的转变和微观组织演化规律，建立了变形参数和织构转变之间的关系，为预变形工艺的设计提供了指导。研究发现室温压缩可以获得最佳的织构倾转效果，7%以内的应变量基本可以完全倾转基面织构，温度升高后，基轴倾转向TD方向的速度显著降低。.（2）织构调整对不同温度下轧制变形能力的影响规律。. 对比研究了基轴平行于ND方向和基轴平行于TD方向两种织构对不同温度下轧制变形能力的影响规律，研究发现织构对轧制变形能力的影响与温度密切相，随温度升高，织构倾转对轧制变形能力提高的作用愈加明显。在100度轧制，织构偏转对提高轧制成形能力和抑制边裂的作用有限，在200度以上，织构偏转可以显著提高轧制成形能力和抑制边裂，在300度时轧制时可使道次最大压下量提高1倍以上，且具有优异连续轧制成形能力，大幅提高板材轧制加工效率。.（3）织构调整影响轧制变形能力的机制研究。. 对比研究了基轴平行于基面和基轴平行于TD方向两种织构在不同温度下的力学行为、动态再结晶行为、微观组织和织构演化，揭示了织构影响轧制变形能力的主要机制。研究结果和理论分析表明，初始织构对高温下力学行为影响有限，但显著影响再结晶启动的临界应变、再结晶形核机制。高温变形，织构倾转有利于启动柱面<a>滑移，使更多滑移系来协调沿ND方向应变。高温变形抑制拉伸孪晶和提高柱面<a>滑移活性，延迟了基轴从TD向ND倾转的速度，减缓了基面织构的形成，提高轧制变形能力。柱面<a>滑移的启动有利于促进再结晶晶粒在晶界附近形核，改变了再结晶的机制。. 通过本项目的研究，共发表SCI论文8篇，包括Scripta Materialia 1篇， Materials Science and Engineering A 7篇，EI收录论文1篇，在本项目支持申请了一项国家发明专利。本项目培养了硕士生3人，博士生1人。整体来讲，本项目研究圆满的完成了研究内容，解决了项目中关键科学和技术问题，达到了项目的预期目标。