【摘 要】
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作为最轻的金属结构材料,镁合金在民用和军工领域有巨大应用潜力。然而室温时镁合金可启动的滑移系少,导致塑性和成形性差,不利于进一步加工成形,限制了其广泛应用。脉冲电流辅助处理是一种新兴技术,通过将脉冲电流引入金属材料变形或热处理过程中,利用脉冲电流的焦耳热效应和非热效应,使金属材料快速升温,从而优化微观组织和织构,并提高成形性。然而,脉冲电流辅助处理现象错综复杂,学术界对脉冲电流的焦耳热效应和非热效
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作为最轻的金属结构材料,镁合金在民用和军工领域有巨大应用潜力。然而室温时镁合金可启动的滑移系少,导致塑性和成形性差,不利于进一步加工成形,限制了其广泛应用。脉冲电流辅助处理是一种新兴技术,通过将脉冲电流引入金属材料变形或热处理过程中,利用脉冲电流的焦耳热效应和非热效应,使金属材料快速升温,从而优化微观组织和织构,并提高成形性。然而,脉冲电流辅助处理现象错综复杂,学术界对脉冲电流的焦耳热效应和非热效应机理缺乏充分认识。目前,对脉冲电流辅助快速再结晶退火行为的研究较少,特别是尚未有效揭示脉冲电流辅助处理时间和预变形量对镁合金快速再结晶行为、第二相和孪晶的影响规律,这给深入把握镁合金脉冲电流辅助快速再结晶退火的工程应用带来了困扰和挑战。本文以预变形Mg-Al-Zn系合金为研究对象,采用频率11.0KHz,电流0.8KA,电压6.0V的脉冲参数,通过准原位EBSD表征,研究预拉伸10%AZ31B合金脉冲电流辅助和炉热再结晶退火行为及力学性能的影响规律,揭示脉冲电流加速预变形镁合金再结晶退火机制;然后,基于脉冲电流焦耳热分布差异,对比梯度轧制AZ91合金在脉冲电流处理前后不同变形量区域微观组织,揭示脉冲电流作用下第二相和孪晶对再结晶行为的影响规律以及织构的演变规律。主要结论如下:（1）研究了预拉伸AZ31B合金试样脉冲电流辅助再结晶退火行为。准原位EBSD表征结果表明,脉冲电流辅助处理比炉热处理可以更加快速的诱发预变形AZ31B合金低温再结晶退火,微观机制在于脉冲电流促进了{1011}-{1012}二次孪晶和{1011}压缩孪晶的开动,加快了位错运动并能更快降低位错密度。（2）脉冲电流辅助再结晶退火对再结晶形核位置有影响,5 min-220℃处理下,再结晶主要在二次孪晶内部和二次孪晶-晶界处发生,10 min-230℃处理下,二次孪晶-晶界处和压缩孪晶-晶界处更容易发生再结晶,并且再结晶晶粒开始发生长大;15 min-298℃处理下,晶界是再结晶的主要发生位置。（3）研究了梯度轧制AZ91合金在脉冲电流处理前后不同变形量区域微观组织演变规律。梯度轧制AZ91合金在高应变量区域有最大再结晶分数;而脉冲电流处理后,在中等变形量区域有最大再结晶分数,这主要是脉冲电流焦耳热在样品上分布存在差异。（4）梯度轧制AZ91合金析出的Mg17Al12相沿晶界不连续分布;脉冲电流处理后,有更多细小Mg17Al12相析出,并在基体弥散分布,脉冲电流作用下,Mg17Al12相的析出与溶解过程可能存在相对的动态变化。此外,梯度轧制样品主要孪晶类型是{1012}拉伸孪晶和{1011}-{1012}二次孪晶;而脉冲电流处理后主要是{1012}拉伸孪晶,由于脉冲电流的作用,{1011}-{1012}二次孪晶会被开动,优先再结晶形核。（5）梯度轧制AZ91合金织构形状主要与变形晶粒织构有关,再结晶晶粒只能降低整体织构强度;脉冲电流处理后,变形晶粒和再结晶晶粒织构对整体织构形状均有影响,脉冲电流会促进非基面取向新晶粒形成,但其促进基面取向新晶粒作用更明显。
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