镁合金作为最轻的结构金属，在交通运输行业具有极大的应用潜力。然而，由于镁合金的hcp晶体结构，基面织构较强，导致合金的延展性较差。研究表明，通过添加稀土元素、钙和锌，可以弱化基面织构，从而提高合金的延展性。目前针对稀土元素提高镁合金延展性已经开展了大量研究，但由于稀土元素的成本高及其战略特性，不利于镁合金的广泛应用。而对于大多数非稀土元素对镁合金延展性影响的研究，通常是在三元或四元合金体系中进行，关于这些元素对镁合金延展性的内在影响还不清楚。尤其是对于镁合金的主要合金元素—Al对延展性影响的研究非常少，且研究结果存在一定的争议。例如基于模拟的研究表明，Al在镁中的固溶对于增加镁延展性的影响可以忽略不计，但实验结果却发现Al的固溶可以提高镁合金的延展性。因此，目前关于Al在镁中的固溶对二元镁铝合金变形行为和塑性的影响尚不明确，有待进一步研究。近日，来自韩国浦项科技大学的Nack J. Kim教授等人采用滑移迹线分析和电子背散射衍射(EBSD)相结合的方法，研究了具有相近晶粒尺寸的纯镁和Mg-1Al合金在不同应变下的拉伸变形行为。结果表明，与具有相近晶粒尺寸和织构组分的纯镁相比，Mg-1Al具有更高的强度（屈服强度为112 MPa，抗拉强度为203 MPa，纯镁的分别为85 MPa和135 MPa，）和更好的塑性（伸长率为17%，纯镁的为3%）。Al的添加促进了合金中非基面滑移系（锥面I滑移和锥面II滑移等）的激活，尤其是在变形初期阶段。随着应变增加，非基面滑移的初始滑移线逐渐粗化并最终在表面形成台阶。论文研究了Mg-1Al合金和纯镁试样的微观组织和拉伸性能。Mg-1Al合金和纯镁的平均晶粒尺寸相近，分别为14.5 μm和15.2 μm。XRD分析表明，Mg-1Al合金呈现出典型的基面织构，其(0002)极图如图1所示。拉伸试验表明，与晶粒尺寸和织构组分相近的纯Mg（屈服强度为85 MPa，抗拉强度为135 MPa，伸长率为3%）相比，Mg-1Al合金具有更高的强度（屈服强度为112 MPa，抗拉强度为203 MPa）和更好的塑性（伸长率为17%）。图1 退火状态下的微观组织和(0002)极图，(a, c)Mg-1Al合金，(b, d)纯镁
论文系统研究了Mg-1Al合金在拉伸变形过程中局部取向差的变化。通过计算不同应变下的局部取向差（KAM）值，以探究不同取向的晶粒对拉伸变形的反应（图2）。白色虚线圆圈标示了KAM值变化微小的区域，表明随着应变从0.2%增加到10%，这些晶粒未经历较大变形。图3为Mg-1Al合金和纯Mg的晶粒平均取向差（GAM）。当拉伸应变为2%时，纯镁中GAM值大于0.6°的晶粒占比为57%；而Mg-1Al合金中GAM值大于0.6°的晶粒占比为87%。此外，随着拉伸应变从2%增加到10%，Mg-1Al合金中GAM值在1.0°-1.2°范围内的晶粒最多，合金总GAM值增加(图3f)。表明在相同的拉伸应变下，Mg-1Al合金比纯镁能适应更大程度的变形。图2 Mg-1Al合金在拉伸应变至(a)0.2%(屈服)，(b)2%和(c)10%后的KAM图，白色虚线圆表示KAM值微小变化区域
图3 纯镁在(a, d)2%应变后，Mg-1Al合金在(b, e)2%应变，(c, f)10%应变后的GAM图，以及2%应变后纯镁和Mg-1Al合金中GAM值大于0.4°的晶粒的极图图4 Mg-1Al中晶粒#1的滑移痕迹分析：(a)拉伸变形前，(b)屈服后，(c)10%应变后，(d)可能滑移系的滑移痕迹，(e)屈服后的IGMA分布，(f)2%应变后的IGMA分布图5 纯镁中晶粒#1’的滑移痕迹分析：(1)屈服后，(2)2%应变后，(3)可能滑移系的滑移痕迹，(4)2%应变后的IGMA分布声明：以上所有内容源自各大平台，版权归原作者所有，我们对原创作者表示感谢，文章内容仅用来交流信息所用，仅供读者作为参考，一切解释权归镁途公司所有，如有侵犯您的原创版权请告知，经核实我们会尽快删除相关内容。鸣谢：镁途公司及所有员工诚挚感谢各位朋友对镁途网站的关注和关心，同时，也诚挚欢迎广大同仁到网站发帖、投稿. |
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