摘要
镁合金由于其特殊的物理化学性质已经成为发展潜力极高的工程结构材料，被广泛应用于航空、航天、交通运输等领域。现实生活中结构材料必然服役于循环载荷加载环境，但传统镁合金的强基面织构使其拉压不对称，降低其疲劳寿命。而稀土镁合金则可弱化基面织构，提高其疲劳性能。材料的微观组织结构决定其宏观力学性能表现。因此，科学、全面地认识和理解稀土镁合金疲劳变形过程中的微观组织结构的演变，既是研究其疲劳损伤机理的前提，也是研发新型高疲劳寿命镁合金的基础，极具学术研究与实际生产意义。 本文以纯Mg及Mg-3Y合金铸锭作为原材料，通过合适轧制退火工艺，使两者具有相同晶粒尺寸（10-15μm），通过SEM、EBSD准原位表征两者在1%应变控制低周疲劳下微观组织与结构的演变过程。结合滑移迹线与孪晶变体分析方法，研究两者低周疲劳下微观塑性变形机制的激活规律以及相应断裂模式的异同，归纳Y的添加对Mg低周疲劳行为的影响。经研究表明： 1.第一周次拉伸加载1%后，纯Mg及Mg-3Y均以基面滑移作为主要变形机制并伴随少量{10-12}拉伸孪晶，但Mg-3Y激活基面滑移略多，对应Mg-3Y较低拉伸屈服强度；第一周次压缩加载1%后，Mg-3Y增加更多基面与{10-12}拉伸孪晶，并且在原来形成孪晶处发生退孪晶，对应其较高压缩屈服强度，而纯Mg滑移与孪晶均增加有限； 2.1%应变控制低周疲劳失效后，纯Mg{10-12}拉伸孪晶含量为Mg-3Y的2.3倍，但基面滑移数量只为Mg-3Y的53.4%，几乎不激活非基面滑移，而Mg-3Y中19.8%为非基面滑移。低周疲劳过程中，纯Mg以{10-12}拉伸孪晶变形为主，而Mg-3Y则以位错滑移为主，其中部分为非基面滑移； 3.纯Mg的{10-12}拉伸孪晶几乎全部在压缩加载阶段产生，变体随机选择，但其c轴主要分布于TD至RD30°范围内，而Mg-3Y在拉伸压缩加载阶段均有产生，变体c轴随机分布于{0001}极图TD-RD圆周； 4.Mg-3Y各晶粒间更易发生滑移传递以协调变形，纯Mg则更容易形成孪晶链。纯Mg中主要为沿晶断裂，并有一定数量的穿晶断裂，而Mg-3Y中几乎全部为沿晶断裂。纯Mg由于变形模式单一，各晶粒变形不均匀，沿着PSB以及孪晶界发生穿晶断裂；而Mg-3Y变形模式多样，晶粒内部以及晶粒之间变形相互协调，基本不发生穿晶断裂； 5.Y的添加不仅弱化基面织构，并且降低CRSSnon-basal/CRSSbasal值，促进基面滑移与非基面滑移的开启以及滑移的传递，并且各晶粒变形较均匀，减少微裂纹的产生，使Mg-3Y具有更优良的低周疲劳性能。
NETL