DRXed晶粒取向构型调控双峰结构镁合金变形行为的作用机制

《Journal of Materials Science & Technology》：Unveiling the role of DRXed grain orientation configuration in the deformation behavior of Mg alloys with bimodal grain structures

本研究通过热挤压制备了四种具有不同DRXed晶粒取向构型的双峰结构AZ31样品，系统揭示了软取向DRXed晶粒的全局聚类和局部取向对比对变形行为的调控机制。研究发现(软+硬)环绕软的取向构型（B1样品）可通过协调应力梯度和增强裂纹抗力，实现最优的强度-塑性协同（屈服强度222 MPa，抗拉强度301 MPa，断裂应变21.4%），为高性能镁合金的微观结构设计提供了新思路。

　　

Highlight

双峰镁合金通过动态再结晶（DRXed）区域和未再结晶（unDRXed）区域之间的相互作用展现出优异的强度-塑性协同效应。然而，DRXed区域内的取向构型对变形行为的影响尚未被充分理解。本研究通过热挤压制备了四种具有可比DRXed晶粒尺寸和分数但取向构型不同的双峰AZ31样品，定量评估了软取向DRXed晶粒（基面施密特因子>>0.3）的全局和局部取向构型。

讨论

四个样品机械响应的差异主要归因于取向构型的差异，这些构型调控了DRXed和unDRXed区域之间的应变分配和相互作用。具体而言，全局取向构型决定了软取向和硬取向DRXed晶粒的空间分布，而局部取向构型则控制了相邻晶粒间的滑移兼容性。这些因素通过调节异质变形诱导（HDI）强化和应变局域化来影响变形行为。

在P1样品中，软环绕软的构型促进了早期基面滑移，但由于相邻软晶粒之间缺乏有效的障碍，导致应变局域化加剧。这种构型虽然有利于塑性，但显著的塑性不相容性导致屈服强度（YS）较低。相反，P2和P3样品中的硬环绕软构型通过硬取向晶粒的约束作用提高了屈服强度。然而，软硬晶粒间较差的滑移传递效率限制了塑性。

相比之下，B1样品的（软+硬）环绕软构型在软取向晶粒周围形成了软硬晶粒的混合环境。这种构型缓和了应力梯度，促进了更均匀的应变分配，并增强了裂纹扩展抗力。因此，B1样品表现出最佳的强度-塑性组合。

结论

本研究系统研究了取向构型对具有可比DRXed晶粒尺寸和分数的双峰结构镁合金机械行为的影响。主要结论如下：

(1) B1样品在四个样品中表现出最有利的强度和塑性组合，其屈服强度（YS）为222 MPa，抗拉强度（UTS）为301 MPa，断裂应变（ε_f）为21.4%。这种优异的机械性能主要归因于DRXed区域内有利的多尺度取向构型。