可室温轧制的高塑性超细晶镁合金查看源代码讨论查看历史

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可室温轧制的高塑性超细晶镁合金在传统金属结构材料中，塑性加工制品比重占70 %以上，而变形镁合金产品市场份额不足10 %。

1、技术背景和意义

在传统金属结构材料中，塑性加工制品比重占70 %以上，而变形镁合金产品市场份额不足10 %。这是由于镁的晶体结构为密排六方结构，在室温下只有两条独立的基面滑移系可动，非基面滑移系开动所需要的临界剪切应力（CRSS）比基面滑移大很多，难以开动。随变形温度的升高，非基面滑移CRSS大幅降低，塑性变形能力显著升高，因此，镁合金通常在较高的温度（>400 °C）下进行变形加工。然而，在较高的温度下进行成形，易形成粗大组织和强烈基面织构，严重损害塑性。同时，成形精度难以控制，在制备薄板和镁箔等精度要求较高的材料时难度极大。

2、技术原理、技术要点

（1）技术原理

通过分析位错运动与晶界的交互作用机制和晶粒特征与晶界运动的交互作用机制，探究激活晶界运动的关键影响因素，主要包括位错运动、晶粒特征、晶界运动三方面的交互作用，分析得出位错、晶粒特征对晶界运动的激活情况，凝练出晶界滑移调控镁合金成形性能的基本准则和技术原型。通过改变加工方式调控超细晶镁合金的显微组织，得出超细晶镁合金冷轧高成形性调控机理。

（2）技术要点

①利用晶界转动、滑移增加镁合金在塑性变形过程中的变形机制，能够解决镁合金滑移系不足的问题，可以有效提升镁合金塑性和成形性能，能够从根本上解决镁合金塑性、成形性差的问题；②从晶粒的特征参数（尺寸、形态和取向）变化提出影响晶界运动的主要因素，分析影响晶界运动本质因素，阐释影响晶界运动的本质原因，提出开启超细晶的晶界转动和滑移影响因素；③提出晶界滑移调控镁合金成形性能的基本准则和技术原型，设计相应验证实验，对基本准则和技术原型进行修正和验证，确保其准确性，揭示镁合金冷轧高成形性的调控机理。

3. 应用情况及效果

镁合金在变形加工时，随变形温度的升高，镁合金非基面滑移的临界剪切应力大幅降低，塑性变形能力显著升高，因此，镁合金通常在较高的温度（>400 °C）下进行变形加工。然而，在较高的温度下进行成形，不仅带来大量能源的消耗，还形成了粗大的显微组织和强烈的基面织构，严重损害了变形镁合金的塑性。同时，较高的加工温度导致材料成形的精度难以控制，在制备镁合金薄板和镁箔等精度要求较高的材料时难度极大。尤其是厚度约0.3-2mm的高延展性的镁合金薄板带材，这项薄板制备技术由美国德国和日本等少数几个国家所垄断，我国仅能进行极小批量的生产。因此，改善镁合金的塑性变形机制，提高镁合金的塑性变形能力，优化镁合金的室温塑性和成形能力，能突破国外的技术封锁，实现高性能镁合金薄板和镁箔等材料的自主化生产。