稀土镁合金高温变形过程中动态析出相诱发再结晶行为研究

Dynamic recrystallization is a fundamental way for microstructure refinement in metallic materials during plastic deformation. It's very important to understand the dynamic recrystallization mechanisms for microstructural controlling. Particle stimulated dynamic recrystallization nucleation(PSN) has significant implications for aluminum alloys int the grain refinement and texture formation process, however, the role of PSN still remains controversial in magnesium alloys.This project aims on the comperssion experiments of the high strength and heat resistant Mg-10Gd-3Y-0.5Zr alloy.Firstly, to study the dynamic precipitation characteristics of the alloy during deformation at high temperatures and to obtain the quantitative relationships between the particle size distribution and deformation conditions, such as deformation temperture, strain rate and deformation strain. Secondly, to study the microstructure evolution and the critical condition for dynamic recrystallization of the alloy during deformation,which could to study the role of dynamic precipitates in formation of dynamic recrystallization. Finally, to analyse the characteristics of the interface between dynamic precipitates and dynamic recrystallization grains and its effect on the formation of texture. This is important for understanding the role of dynamic precipitates in the grain refinement and texture formation of the alloy during deformation at high temperatures. The investigation results could provide theoratical basis for microstructural controlling study of Mg-RE alloys.

动态再结晶是金属材料通过塑性变形获得组织细化的根本途径，理解动态再结晶机制并对其发生过程实现有效调控具有非常重要的现实意义。第二相粒子诱发动态再结晶形核（PSN）对铝合金的晶粒细化及织构形成具有重要的影响，但在镁合金中的作用却还不甚清楚。本项目以高强度稀土镁合金Mg-10Gd-3Y-0.5Zr作为研究对象，通过Gleeble热压缩实验，首先研究其在高温变形过程中的动态析出规律，建立动态析出相尺寸分布与变形条件的定量关系；其次研究合金动态再结晶发生条件及组织演变规律，甄别能够作为第二相诱发动态再结晶形核的动态析出相；最后分析动态析出相与再结晶晶粒的界面特点及其与织构形成的相关性，理解动态析出相作为第二相粒子诱发动态再结晶行为在稀土镁合金晶粒细化及织构形成方面的作用，为稀土镁合金组织调控的研究提供一定理论依据。

动态再结晶是金属材料通过塑性变形获得组织细化的根本途径，理解动态再结晶机制并对其发生过程实现有效调控具有非常重要的现实意义。第二相粒子诱发动态再结晶形核（PSN）对铝合金的晶粒细化及织构形成具有重要的影响，但在镁合金中的作用却还不甚清楚。本项目以高强度稀土镁合金Mg-10Gd-3Y-0.5Zr （GW103K）作为研究对象，通过热压缩变形实验，研究了其高温变形行为，阐明了合金高温变形机理，建立了动态析出相尺寸分布与变形条件的定量关系；通过对合金高温变形过程中微观组织演变规律的研究，获得了合金高温变形不同条件下的动态再结晶机制。.结果表明：GW103K合金热压缩流变曲线均呈现再结晶单峰特点。峰值应力（10~230Mpa）和峰值应变（0.02~0.2）随着温度的升高和应变速率的降低而减小。在流变曲线分析基础上利用双曲正弦模型建立了合金的本构方程，其表观激活能为203.92KJ/mol，应力指数为3.02。合金的动态再结晶机制与变形机制密切相关。位错滑移是合金最主要的变形机制，位错形核连续动态再结晶是大多数变形条件下的再结晶机制，合金组织呈现项链结构，由晶界向晶内扩展。高应变速率下，合金中产生拉伸孪晶辅助变形，孪晶与位错作用诱发再结晶形核。高温低应变速率条件下，晶界迁移为合金重要的变形机制，晶界弓出形核为连续动态再结晶的形核机制。温度越高，应变速率越小，合金中的再结晶体积分数和平均晶粒尺寸越大。合金在350℃~400℃温度区间进行压缩时，原始晶界再结晶区域，尤其是再结晶晶粒晶界处产生大量不规则颗粒状的β相。析出相尺寸随着温度升高，应变速率的降低而增大。动态析出与动态再结晶随应变由晶界向晶内的扩展具有一致性。晶界处应力诱发形成的析出相促进动态再结晶形核，导致析出相周围的再结晶晶粒相对细小。再结晶晶界提供更多析出相形核位置，促进动态析出相的产生。