梯度结构AZ31镁合金中位错激活与传递对强塑协同效应的机制研究

本文推荐：通过硬板轧制（HPR）技术制备梯度结构（GS）AZ31镁合金，系统分析了10%拉伸变形中位错的激活与滑移传递行为。研究发现梯度结构通过协调应变梯度和局部应力状态变化，激活了包括低施密特因子（m）的锥面位错在内的多滑移模式，粗晶（CG）与细晶（FG）区域的协同作用显著提升了应变硬化能力，为镁合金强塑性协同优化提供了新思路。

　　

亮点

1. 1.

   通过硬板轧制（HPR）工艺在AZ31镁合金板材厚度方向构建梯度结构，细晶（FG）区平均晶粒尺寸~7.26μm，粗晶（CG）区达14.33μm。单轴拉伸过程中，CG区晶粒取向趋向(0001)基面，而FG区呈现随机分布。

2. 2.

   塑性变形过程中，梯度结构驱动多滑移模式激活以协调应变梯度与局部应力状态变化。在粗晶（CG）和晶粒c轴倾斜的共同影响下，细晶（FG）区域成功激活了低施密特因子（m）的锥面位错——这种通常难以启动的滑移模式。

滑移模式与c轴倾斜

受加载方向和应变分布影响，晶粒c轴倾斜显著调控各变形模式的激活能力。图7展示了TGS样品中c轴倾斜角与对应滑移线的分布关系。图7(a)显示样品整体滑移痕迹分布，黑色线条标记了不同滑移模式的激活区域。研究表明，局部应力状态变化和应变梯度的产生共同影响梯度结构的滑移模式，使位错充分激活并有效释放应力集中。几何必需位错（GNDs）与位错的协同作用，显著提升了梯度结构的应变硬化能力。

结论

梯度结构通过独特的组织构型设计，实现了AZ31镁合金强度-塑性的同步提升。这项工作为理解HCP结构合金中位错的跨尺度调控机制提供了重要实验依据。