旋转反向挤压诱导GW83镁合金异常织构与梯度微观结构的协同调控机制

为解决镁合金因密排六方(HCP)结构导致的强度-塑性倒置难题，重庆科研团队采用旋转反向挤压(RBE)技术，成功制备出兼具梯度微观结构和c轴//挤压方向(ED)异常织构的GW83合金大尺寸圆柱件。研究发现，剪切应变诱导晶粒持续偏转、不连续动态再结晶(DDRX)机制及新生晶粒择优生长共同促成异常织构形成，使抗拉强度与延伸率分别提升19.9%和154.9%，为工业级高强韧镁合金部件微观结构调控提供了新方法。

　　

镁合金作为最轻的金属结构材料，在实现交通装备轻量化以应对"碳达峰、碳中和"挑战中具有战略意义。然而其密排六方(HCP)结构固有的滑移系限制，导致传统镁合金存在强度与塑性难以兼得的瓶颈问题。尽管通过超声表面滚压(USSR)、扩散焊等技术已能在简单形状板材中构建梯度结构，但复杂构件的大规模工业化制备仍面临设备要求高、多梯度特征协同调控难等挑战。

重庆科研团队创新性地采用旋转反向挤压(RBE)技术，在直径达190mm的GW83(Mg-8.2Gd-2.9Y-0.4Zr)合金圆柱件中实现了梯度微观结构与异常织构的协同调控。该技术通过模具旋转与轴向挤压的复合作用产生梯度等效应变，成功解决了工业级复杂构件多尺度结构一体化成型的难题。

研究采用电子背散射衍射(EBSD)和力学性能测试相结合的方法。首先对?300mm铸锭进行均匀化处理，随后通过RBE工艺制备三种不同变形程度的试样(RBEH、RBEM、RBEL)。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析梯度结构特征，借助X射线衍射(XRD)测定织构演变，并通过室温拉伸试验验证力学性能提升效果。

Microstructures部分显示，初始均匀化样品呈现平均粒径67.88μm的粗晶和强基面织构(c-axis⊥ED)。经RBE变形后，所有样品均形成由表及里的梯度结构：表层为细晶层(最宽达1.2mm)，心部保留变形晶粒。值得注意的是，随着变形量增加，异常c-axis//ED织构组分显著增强。

Grain size and texture分析表明，RBEH样品呈现变形晶粒与细晶交错分布的双峰结构，而RBEL样品形成最显著的细晶层。织构演变可分为三个阶段：剪切应变诱导晶粒持续偏转→DDRX新生晶粒继承母相异常取向→择优生长强化织构组分。这种取向梯度结构有效激活了非基面滑移系。

Conclusion部分指出，RBE技术通过单一工序同时实现大尺寸构件成型与微观结构调控。梯度结构使位错积累能力提升154.9%，而异常织构促使强度增加19.9%，二者协同作用突破了镁合金传统性能极限。该工作为航空航天领域大型复杂镁合金部件的工业化生产提供了新思路，被《Journal of Alloys and Compounds》收录发表。

研究团队在Outlook中透露，正在深入探究剪切应变与晶粒取向的定量关系，并计划开展取向梯度结构的疲劳性能研究。这项工作得到国家自然科学基金(52205428)等项目的支持，相关技术已成功应用于?280mm规格零件的试制，展现出广阔的工程应用前景。