近日，中国上海交通大学的曾小勤教授和王乐耘教授等人研究了稀土元素Nd和非稀土元素Ca对镁拉伸行为的影响。根据材料的初始织构建立虚拟材料组织，通过粘塑性自洽晶体塑性模型(Visco-Plastic Self Consistent Modeling)，实现了对材料拉伸曲线和织构演化的准确模拟。模型给出了每种材料在变形过程中各滑移系对总位错密度的贡献。模拟结果显示，Mg-Ca合金高塑性主要是由于柱面滑移的广泛开启所导致，而Mg-Nd合金中基面滑移仍占主导，高塑性是由于织构弱化所导致。这项工作对于镁合金成分的精准设计提供了理论指导。
图1 Mg-Ca、Mg-Nd和AZ31合金的微观组织
图2 Mg-Ca、Mg-Nd和AZ31合金的拉伸曲线以及模型得到的每种滑移和孪晶系的相对活度
[1] A. Maldar, L. Wang, G. Zhu, X. Zeng, Investigation of the alloying effect on deformation behavior in Mg by Visco-Plastic Self-Consistent modeling, Journal of Magnesium and Alloys 8(1) (2020) 210-218.
合金元素能显著改变镁的变形行为。本文采用粘塑性自洽（VPSC）模型研究了合金元素对Mg拉伸行为的影响，特别是不同滑移和孪晶系的相对活度。我们在扫描电子显微镜（SEM）下对Mg-0.47wt%Ca、Mg-2wt%Nd和AZ31挤压棒材进行了原位拉伸试验。以电子背散射衍射（EBSD）测量的织构和晶粒尺寸作为VPSC的输入。通过参数优化，VPSC模型成功地再现了每种合金的应力应变曲线。模拟结果表明，三种合金的滑移/孪生行为不同。Mg-0.47wt%Ca表现出强烈的挤压织构，柱面滑移在拉伸变形过程中相当活跃。相比之下，Mg-2wt%Nd的挤压织构较弱，以基面滑移为主。变形时该材料也比其他两种合金具有更多的孪晶。AZ31表现出与Mg-0.47wt%Ca相似的强烈挤压织构，但柱面滑移在其中不太活跃。VPSC模型所揭示的滑移/孪晶行为可以解释三种合金拉伸行为的差异。(JMACCMg)
