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近些年,超细晶材料由于强度受到广泛关注。然而,较差的塑性阻碍了其应用和发展。近期,研究发现混晶组织的引入可实现的强塑性结合。合金成分和含量显著影响混晶组织形成及演化过程。混晶组织的形成主要是由于不完全动态再结晶所致。对于高合金含量镁合金(如AZ91),易形成大量的第二相,这些第二相将对再结晶行为产生双重影响,即促进或阻碍再结晶。大尺寸第二相颗粒将通过颗粒诱导再结晶(PSN)机制促进再结晶;同时,沿晶界分布的亚微米级第二相产生钉扎作用,抑制再结晶行为,从而形成混晶组织。
通常,合金化可起到强化基面滑移、激活非基面滑移、加速交滑移、弱化基面织构及细化晶粒等作用,从而减少基面与非基面滑移间CRSS 差值,提升镁合金塑性。然而,对于大多数镁合金而言,仍难以实现强度和塑性的同步提升。为了获得高强塑性镁合金,一方面可通过巧妙的合金成分设计结合加工工艺,充分发挥溶质原子合金化作用。例如,提升凝固冷却速度或采用压力成形促进过饱和固溶体形成,过饱和溶质原子不仅可产生额外的固溶强化作用以提高强度,还可以强化软变形模式(基面滑移或孪生)、促进非基面滑移开启以提高塑性。此外,采用新型加工工艺,通过巧妙设计并调控镁合金微观组织,亦可实现强塑性同时提升。近期研究发现引入异构/混晶、梯度/层状异质结构、形成高密度纳米析出相/团簇和纳米孪晶是实现金属结构材料(包含镁及其合金)强塑性同步提升行之有效的策略。总之,充分发挥元素合金化作用并引入异构组织,有望为发展高强塑镁合金及其应用开辟新道路。
镁合金是目前工程应用中轻的工程金属材料,具有比重轻、导热性好、电磁屏蔽能力强、易于回收等优点,被认为是21世纪富于开发和应用潜力的“绿色材料”,目前已在汽车电子、航天、通讯等行业得到了广泛应用。
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