挤压态Mg-4Al-1Si镁合金的热加工图构建与动态再结晶机制研究

针对Mg-4Al-1Si合金热变形行为未明的问题，研究人员通过构建动态材料模型(DMM)加工图，结合微观组织分析和粘塑性自洽(VPSC)模拟，揭示了其最优加工窗口(640-723 K/0.0001-0.0015 s-1 )，发现稳定区存在连续动态再结晶(CDRX)与非连续动态再结晶(DDRX)协同机制，为镁合金热加工工艺设计提供理论依据。

　　

镁合金作为最轻的金属结构材料，因其优异的比强度和生物相容性，在航空航天和医疗领域备受关注。然而，镁的密排六方(HCP)晶体结构导致其室温下仅有两个独立滑移系，塑性变形能力差。Mg-4Al-1Si合金虽具备成本优势和出色抗蠕变性能，但其热变形行为尚不明确，制约了工业应用。为此，来自重庆大学等机构的研究团队通过系统研究，在《Journal of Alloys and Compounds》发表成果，揭示了该合金的热变形机制。

研究采用挤压态Mg-4Al-1Si合金棒材，在573-723 K温度和0.0001-0.1 s^-1
应变率范围内进行热压缩实验，结合电子背散射衍射(EBSD)和X射线衍射(XRD)分析微观组织，并建立粘塑性自洽(VPSC)模型解析滑移机制。

初始 microstructure of the as-extruded Mg-4Al-1Si alloy
初始组织由拉长大晶粒和细小晶粒组成，第二相Mg₂
Si以颗粒状分布。XRD证实基体为α-Mg相，为后续变形机制研究奠定基础。

DRX mechanisms in the stable and unstable regions
在真应变0.2时，不稳定区以DDRX为主，而稳定区(640-723 K/0.0001-0.0015 s^-1
)呈现CDRX与DDRX协同作用。随着应变增加，CDRX效应显著增强，这种差异源于温度/应变率对位错运动的差异化影响。

结论
研究首次构建了Mg-4Al-1Si合金的热加工图，确定其最优加工参数窗口。通过IGMA(晶内取向差轴)分析发现，稳定区变形主要由基面滑移和锥面滑移主导。该成果不仅阐明了动态再结晶(DRX)的双机制协同规律，更通过VPSC模型量化了不同滑移系的CRSS值，为开发高性能镁合金加工工艺提供了理论支撑。

特别值得注意的是，该研究揭示了CDRX在高温低应变率下的强化现象，这一发现对理解镁合金热机械处理过程中的组织调控具有普适性意义。团队提出的"温度-应变率-DRX机制"关联模型，为其他HCP金属的热加工参数优化提供了新思路。