孪生取向可有效提高镁合金板材室温成形性

镁合金具有密度小、比强度高、阻尼减振降噪性好和资源丰富等优点，是目前工程应用中最轻的金属结构材料。面对全球能源短缺和节能环保等实际问题，镁合金可作为传统金属材料和工程塑料等材料的重要补充，并为交通工具、电子通信和航空航天等领域的材料应用提供重要的选择。传统塑性加工制备的镁合金板材常常具有较强的基面织构，从而表现出差的室温延展成形性能。大量研究表明，弱化镁合金板材织构可有效地提升镁合金板材的成形性能。低成本、高性能镁合金板材的开发，对于其推广应用非常关键。

近日，重庆科技学院杨青山副教授、西南大学宋波副教授和重庆大学蒋斌教授等人开展合作，利用孪生变形实现镁合金板材织构的改变，进而提升镁合金板材的室温成形性能。该工作以《The effects of orientation control via tension-compression on microstructural evolution and mechanical behavior of AZ31 Mg alloy sheet》为题发表在 Journal of Magnesium and Alloys期刊上（DOI: 10.1016/j.jma.2020.08.005）。该工作阐述了{10-12}孪生是一种重要的变形机制，可在低应变下大量地引入（<8%），可诱发晶格发生~86.3°的旋转并形成孪晶织构，有效提高镁合金室温成形性。

该研究结果表明，对于具有基面织构的镁合金板材而言，沿厚度方向的小应变压缩可在基体中引入大量的拉伸孪晶。孪晶的c轴聚集在压缩轴的方向。这种孪生织构可以极大地提升镁合金板材的厚度变形能力，进而提升板材的室温成形性能。预制孪晶对镁合金板材性能的影响可归结为以下几个方面：（1）预制孪晶的取向。预制孪晶的取向取决于孪生变形过程中的应变路径，通过改变应变路径可以产生多个孪晶取向，对镁合金板材的各向异性和成形性能进行调控；（2）孪晶化镁合金板材的再结晶行为。基于孪生变形和滑移变形（预冷轧、预拉伸等）的耦合作用，可实现孪晶化镁合金板材的静态再结晶组织的优化，从而进一步提升孪晶织构对成形性能的贡献；（3）孪晶取向和孪晶界。基于多步孪生变形可以实现孪晶取向的随机化和产生大量交叉孪晶界，这种组织不仅可以降低各向异性并提升成形性能，而且还可以实现板材强度的提升。

相关工作得到了国家自然科学基金委员会、重庆市科学技术局和重庆市教育委员会等项目资助。

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213956720301390