Mg-2Y-1Zn合金双阶段热压缩过程中的变形后软化与硬化机制及其动力学模型研究

针对镁合金多道次热加工中复杂的变形后软化/硬化行为，研究人员通过双阶段热压缩实验结合显微组织观察，揭示了Mg-2Y-1Zn合金在不同Z参数下的SRV（静态回复）、SRX（静态再结晶）和MDRX（亚动态再结晶）耦合作用机制，发现LPSO相通过钉扎晶界抑制再结晶晶粒生长，并建立JMAK静态软化动力学模型，为调控镁合金热加工性能提供理论依据。

　　

镁合金因其轻量化优势在节能减排领域备受关注，但较差的成形性限制了其工业应用。多道次热加工是改善镁合金成形性能的主要手段，然而加工过程中复杂的静态软化（如静态回复SRV、静态再结晶SRX）和动态再结晶（DRX）行为会导致不可预测的微观组织演变，尤其是含长周期堆垛有序相（LPSO）的Mg-Y-Zn合金，其变形后可能出现的硬化现象更增加了工艺调控难度。

为解决这一难题，来自重庆的研究团队在《Journal of Magnesium and Alloys》发表研究，通过双阶段热压缩实验系统探究了Mg-2Y-1Zn合金在300-400°C、应变速率0.001-0.1 s^-1
条件下的变形行为。研究发现：低Z参数（400°C/0.1 s^-1
）下耦合发生的MDRX和SRX会导致显著应力松弛（10秒内软化42.83%），并在重加载阶段引发硬化现象；而LPSO相通过钉扎晶界使再结晶晶粒尺寸稳定在4μm左右，最终通过建立JMAK动力学模型（活化能48.82 kJ/mol），为预测镁合金热加工过程中的组织演变提供了量化工具。

关键技术方法包括：采用Gleeble-3500热模拟机进行双阶段热压缩实验（应变0.3+0.3），结合电子背散射衍射（EBSD）分析晶粒取向差和再结晶分数，通过OM/SEM观察18R/14H-LPSO相分布，并基于0.2%偏移应力法计算静态软化分数（FS）。

3.1 均质化合金显微组织
均质化处理的Mg-2Y-1Zn合金含有16.5%体积分数的网状LPSO相，平均晶粒尺寸达457.3μm，14H-LPSO相呈层状密集分布。

3.2 流变应力行为
MZ样品（400°C/0.1 s^-1
）在重加载阶段出现峰值应力超过卸载应力的硬化现象，而HZ（300°C/0.001 s^-1
）和LZ（400°C/0.001 s^-1
）样品则无此现象。

3.3 软化与硬化机制
硬化现象仅出现在短时保温（1-10秒）的MZ样品中，对应其快速应力松弛过程。KAM（核平均取向差）分析表明MDRX在初始10秒内完成，而14H-LPSO相通过抑制晶界迁移阻碍后续晶粒生长。

3.4 单道次变形组织
HZ样品以孪生+扭折带为主导变形机制；MZ样品形成1.57μm的DDRX（不连续动态再结晶）晶粒；LZ样品则呈现7.12μm的CDRX（连续动态再结晶）链状结构。

3.5 保温阶段组织演变
EBSD显示MZ样品中DDRX晶粒通过PSN（粒子激发形核）机制在18R-LPSO相处形核，而LZ样品的CDRX晶粒因14H-LPSO相钉扎保持尺寸稳定。KBDRX（扭折带诱导动态再结晶）被首次观察到与DDRX协同作用。

4.1 机制讨论
提出"三阶段"演化模型：MZ样品中MDRX快速消耗位错导致重加载时需要重新形核，引发硬化；而LPSO相通过限制晶界迁移促进SRX，最终消除硬化效应。

4.2 动力学模型
建立的JMAK方程中Z参数指数为-0.1741，表明应变速率对静态软化的影响强于温度，这与Al合金的规律相反。

该研究不仅阐明了LPSO相对镁合金再结晶行为的独特调控作用，更通过量化模型为多道次热加工工艺优化提供了理论指导，对开发高性能镁合金成形技术具有重要意义。