在全球能源和环境问题的严峻形势下，节能与减排的技术变革迫在眉睫，汽车轻量化的发展越来越迫切，因此，变形镁合金由于其低密度和高比强度而受到极大的关注。然而，由于镁合金的塑性和室温成形性较差，导致其难以大规模商业应用，如何提升镁合金的塑性和室温成形性则一直是国内外学者关注和研究的重点。由于强基面织构导致商业镁合金板材的塑性和成形性较差，且具有明显的各向异性，因此，可通过降低基面织构强度来改善镁合金的塑性和拉伸成形性。为此研究人员通过常规工艺制备得到的Mg-Al-Mn合金板，其具有良好的强度和塑性组合。为了进一步改善性能，通过双辊铸轧（TRC）细化晶粒尺寸和第二相来提高镁合金板材的机械性能。而退火条件对控制轧制镁合金板材的机械性能也很重要，因此期望优化铸造方法和退火条件进一步增强板材的拉伸性能。

最近，日本长冈技术科学大学镰土重晴（Shigeharu Kamado）教授课题组中田大贵（Taiki Nakata）博士等人和哈尔滨工业大学徐超教授通过TRC和低温退火，开发了一种具有高强度和塑性协同效应的室温可成形Mg-3Al-0.4Mn（AM30）合金板材。研究结果表明，0.2%弹性极限应力（170 MPa）和断裂伸长率（33.1%）的综合性能高于近期具有高拉伸成形性的镁合金板。此外，AM30合金板材具有面内各向同性拉伸性能，这是汽车结构部件所不可或缺的。从微观结构表征还发现，具有圆形分布的（0001）极的均匀细小晶粒结构有助于其优异的性能，有望推动镁合金在汽车车身上的应用。

本文对比了沿RD和TD方向拉伸的退火态直接冷铸（DC）和TRC试样的拉伸应力-应变曲线，结果如图1所示。表1总结了极限抗拉强度（U.T.S.）、0.2%弹性极限应力（P.S.），断裂伸长率（El.）和埃氏杯突深度值（I.E.）。在170 ℃下退火8h的样品均显示出较高的U.T.S.和P.S.，且TRC样品的El.超过20%，但所有样品的I.E.值都很低。在170 ℃下退火64 h后，DC和TRC样品的塑性和拉伸成形性都得到显著改善。尽管长时间退火降低了强度，但DC和TRC样品都保持了160-170 MPa的良好P.S.。与170 ℃退火8h的样品相比，在200 ℃退火后，DC和TRC样品的拉伸成形性和塑性均增强，但会导致拉伸性能下降。总体而言，所有AM30样品都表现出面内各向同性拉伸性能。

图1沿RD和TD方向拉伸的退火态DC和TRC的AM30合金板材的拉伸应力-应变曲线

表1退火后的AM30合金板材的极限抗拉强度（U.T.S.）、0.2%弹性极限应力（P.S.），断裂伸长率（El.）和埃氏杯突深度值（I.E.）

通过微观组织表征研究了不同退火工艺下DC和TRC样品的晶粒尺寸、织构以及KAM值的变化，并探究了其对拉伸性能的影响，结果如图2和表2所示。在170 ℃下退火8h的DC和TRC样品的组织均由再结晶晶粒和细长的未再结晶晶粒组成，KAM值较大，表明在170 °C退火8h后仍存在高密度的位错，因此由于位错强化导致P.S.最高，但拉伸成形性、塑性很差。在170 ℃下退火64 h后，DC和TRC样品中尽管仍存在少量粗大的未再结晶晶粒，但大部分为再结晶晶粒，KAM值降低至0.47°。长时间退火导致DC和TRC样品的基面织构变弱，（0001）极显示出远离ND的圆形分布，这有利于降低屈服各向异性，且DC样品的（0001）极在TD明显加宽。在200 ℃下退火8h导致晶粒轻微的生长，退火时间的增加至64 h也导致晶粒生长。在200 ℃退火后，（0001）极的圆形分布仍保留在DC和TRC样品中，而在DC样品中，（0001）极在TD的宽度减小。且200 ℃退火后，KAM值进一步降低，但与170 ℃退火64h的样品相比，变化较小。这表明样品在170 ℃退火64h和200 ℃退火之后几乎再结晶。在所有退火条件下，TRC样品的再结晶晶粒尺寸比DC样品的更小，导致P.S.较高。除了在170 ℃下退火8 h的板材外，AM30合金板材显示出良好的拉伸成形性，主要归因于基面织构弱化和晶粒尺寸细化。

图2 不同退火条件下的DC和TRC AM30合金板材的微观组织变化 

表2 退火AM30合金板材中的平均再结晶晶粒尺寸和平均取向差值

本研究还探究了拉伸过程中的变形行为，如图3所示。对比两个样品的双孪晶（DTW）、压缩孪晶（CTW）和拉伸孪晶（TTW）的比例，发现两个样品中TTW的比例相近，但TTW对裂纹萌生的影响很小，因此TRC合金板材保持良好的塑性。然而，在DC样品中，DTW和CTW的分数是TRC样品的两倍多，这是由于DC样品中晶粒尺寸较粗，促进了CTW和DTW的形成，尽管（0001）极分散，但也导致沿TD方向的塑性有限。

图3 在170°C下退火64h的DC和TRC 10%变形样品的微观组织

综上所述，本研究通过双辊铸轧、均匀化处理、热轧等工艺生产的AM30合金板材在170 ℃下低温退火64 h后，再结晶晶粒均匀且细小，（0001）极远离板材法向分布成圆形，从而表现出良好的强度、塑性和拉伸成形性的性能结合，同时具有平面内各向同性。因此AM30合金板材在汽车板材应用方面具有前景。

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