摘要
织构是影响镁合金板型材室温力学性能的重要组织特征之一。AZ31等传统镁合金在热加工变形后会形成强基面织构，导致其室温塑性和成形性能差;而稀土镁合金由于微量稀土元素的作用，织构出现非基面化，从而呈现优异的室温塑性和成形性能。虽然通过稀土元素调控织构获得了很好的力学性能改善效果，但稀土镁合金的非基面织构形成机理仍不清楚。非基面织构是再结晶织构，形成于再结晶过程，包括动态再结晶(DRX)和静态再结晶(SRX)，目前的研究多从DRX角度出发。但是，由于DRX发生在外力和热共同作用的热变形过程中，织构实质上为再结晶织构和变形织构的混合体，无法明确区分塑性变形和再结晶对织构形成的影响机制，因此，本论文提出通过研究冷轧变形的稀土镁合金在退火过程中的SRX行为，阐明其再结晶织构形成机理，探索镁合金织构调控方法。 本论文以课题组研发的高塑性Mg-Zn-Gd合金为研究对象，开发准原位背散射电子衍射（Quasi-in-situEBSD）技术，跟踪表征冷轧合金在退火SRX过程中的晶粒取向、晶界取向差和织构的原位演变;针对再结晶形核和晶粒长大何者对再结晶织构形成起主导作用的争议性问题，设计不同参数的连续退火实验，分离形核和长大两个过程单独研究;此外，还考察了冷轧路径对于再结晶织构的影响规律。基于SRX形核和晶粒长大行为，结合溶质原子偏聚的作用，综合分析冷轧Mg-Zn-Gd合金退火再结晶织构的形成机理。研究结果可为设计和调控镁合金织构提供一定理论指导。 研究了冷轧Mg-Zn-Gd合金退火再结晶形核行为，包括形核位置、形核机制、晶核取向以及晶核与母晶粒的取向差关系等。准原位统计结果表明，晶界为有效形核位置，而{1012｝拉伸孪晶不会诱发再结晶;组织中存在连续SRX、晶界不连续SRX和晶内不连续SRX三种形核机制，不同的形核机制下晶核取向及其与母晶粒的取向差关系不同;连续SRX和晶界不连续SRX晶核呈现定向形核现象，其晶核分别为择优的接近和远离母晶粒的取向，与母晶粒的取向差关系分别接近重合位置点阵晶界∑13a(30°<0001>)和∑18b（70.53°<1120>）。 研究了冷轧Mg-Zn-Gd合金退火再结晶晶粒长大行为，包括晶粒长大过程中的晶粒取向演变和晶界迁移规律等。在退火过程中发现长大晶粒的晶界迁移与取向旋转同时发生的现象;得到晶粒择优长大与晶界择优迁移的统计规律，分析了晶粒长大择优取向和取向差，并从晶粒尺寸优势、储存能、第二相、晶界取向差和溶质原子偏聚角度讨论了择优长大机制。采用透射电镜能谱和高角环形暗场像（High-angleannulardarkfield，HAADF）等手段，研究了溶质原子偏聚规律，证实了Zn和Gd原子在晶界上的共偏聚，发现Zn和Gd原子的选择性偏聚现象，初步建立了晶界迁移—取向差—溶质原子偏聚之间的关系。 研究了轧制路径对再结晶织构的影响，发现不同冷轧路径下的Mg-Zn-Gd合金从轧态到退火态的织构演变规律不同，并结合上述对SRX行为的研究，基于再结晶形核和晶粒长大过程，阐明了再结晶织构形成机理。对于沿热轧板材轧向冷轧的Mg-Zn-Gd合金，其冷轧环形织构在退火后转变为基极向冷轧横向偏转的双峰织构，这种织构类型的转变主要与再结晶形核过程有关;除了织构类型的变化，织构基极的偏转角度也会增加，其主要原因是c轴偏向冷轧横向45°～70°的晶粒发生择优长大。对于沿热轧板材横向冷轧的Mg-Zn-Gd合金，其冷轧织构在完全再结晶退火后会发生90度转变，由基极向冷轧轧向偏转的双峰织构转变为基极向冷轧横向偏转的双峰织构。这种特殊的织构转变是由定向形核引起的，晶核与母晶粒之间择优的62.5°<uvt0>（包括<11(2)0>、<10(1)0>、<41(5)0>和<52(7)0>）取向差关系是定向形核的本质原因，而择优旋转轴<uvt0>的形成与一种或多种基面<a>位错的混合反应有关。
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