1、鎂及鎂合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，因其較高的比強度和比剛度，在工業(yè)應用中具有非常大的潛力。特別是進入21世紀以來，能源和環(huán)保問題極大地刺激了鎂及鎂合金在汽車工業(yè)中的應用。但是由于鎂及鎂合金屬于密排六方結(jié)構(gòu)，滑移系較少，塑性變形后各向異性非常顯著，使其力學性能較低，傳統(tǒng)工藝未能很好地解決其力學性能較低的問題。研究表明，通過控制材料的顯微結(jié)構(gòu)（晶粒尺寸及其分布和織構(gòu)）能有效地改善材料的綜合力學性能。近年來，等通道轉(zhuǎn)角擠壓(Equal Ch

2、annel Angular Pressing，ECAP)受到材料研究者的廣泛關(guān)注，因為該技術(shù)可使材料內(nèi)累積足夠大的變形能，達到充分細化晶粒尺寸的目的，可制備出亞微米級甚至納米級的超細晶材料。經(jīng)過ECAP擠壓后，材料的綜合力學性能有了顯著的提高。受鎂及鎂合金塑性較差的影響，目前ECAP通常都在200℃（0.5Tm，開氏溫度）以上進行擠壓，得到的晶粒尺寸也在2μm以上。在200℃以下，關(guān)于ECAP對鎂及鎂合金的組織性能影響的研究還很有限。<

3、br>　　由于ECAP過程中的影響因素較多，為了得到均勻的顯微組織，首先通過模擬優(yōu)化ECAP模具結(jié)構(gòu)，為實驗過程中的模具設(shè)計提供理論支持。隨后，本文以純鎂和AZ80鎂合金為對象，系統(tǒng)地研究了鎂及鎂合金在中低溫下經(jīng)過ECAP擠壓后的顯微組織演變過程，分析在中低溫下擠壓晶粒的細化過程;同時，對擠壓后的材料在室溫下進行力學性能測試，分析經(jīng)過劇烈塑性變形后材料的變形行為。取得的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)使用3D有限元軟件優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)后

4、模擬了純鈦和純鎂的變形過程，系統(tǒng)地分析了模具內(nèi)外轉(zhuǎn)角以及背壓對材料應力、應變、應變速率等分布的影響。模擬結(jié)果表明:通過改變模具內(nèi)外轉(zhuǎn)角半徑可以使樣品在擠壓過程中上下表面的受力分布均勻，這有利于得到變形均勻的材料;優(yōu)化后的模具結(jié)構(gòu)對變形分布的影響不因材料的不同而發(fā)生改變;背壓能不破壞樣品的上下表面的受力平衡，并且有利于增加均勻變形區(qū)的應變量，增加變形程度。通過調(diào)整模具轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)和背壓能顯著地降低樣品通過剪切變形區(qū)的應變速率，從而有利于防止材

5、料發(fā)生斷裂。
　　(2)使用直接和兩步法對鑄態(tài)純鎂在中溫下(100～200℃)進行了ECAP擠壓。其中，兩步法是先在較高下多道次ECAP擠壓，然后再降低溫度進行擠壓。研究了材料的顯微組織變化及其對壓縮變形行為的影響。使用電子背散射衍射(Electronic BackScatterDiffrication，EBSD)和X-射線衍射(XRD)，分析了擠壓溫度、擠壓道次、擠壓路徑對微觀組織及織構(gòu)類型的影響，通過壓縮實驗研究了不同擠壓條件

6、對力學性能的影響。研究結(jié)果表明:純鎂在中溫下直接ECAP擠壓，Bc路徑比較容易導致樣品發(fā)生斷裂。采用兩步ECAP能成功地使用A、Bc和C路徑在不同溫度下(100～200℃)對純鎂擠壓4道次，不同路徑對材料的細化作用存在明顯差別，依次為:Bc＞A＞C。受剪切面體系的影響，Bc和C路徑得到的是傾斜織構(gòu)，隨著擠壓溫度的降低，擇優(yōu)取向逐漸減弱;A路徑得到的是基面織構(gòu)，擠壓后大角度晶界比例較高，溫度對大角度晶界比例和織構(gòu)類型的影響不顯著。在壓縮變

7、形過程中，受織構(gòu)和晶粒分布的影響，不同路徑對材料綜合性能的提高作用依次為:A＞Bc＞C。
　　(3)采用兩步ECAP方法，研究了純鎂在室溫下不同路徑、多道次以及背壓對材料組織性能的影響。通過透射電鏡(Transmission Electron Microscope，TEM)和EBSD測試方法，分析了純鎂在室溫下經(jīng)過不同路徑、不同道次擠壓后的顯微組織演變過程以及晶粒細化機制。通過壓縮實驗研究了室溫ECAP擠壓后對材料力學性能的影響。

8、研究結(jié)果表明:在室溫下，二次ECAP多道次擠壓后，A路徑擠壓后材料的強度和塑性均有明顯提高，綜合性能最高，這主要歸因于材料的多尺度晶粒分布以及基面織構(gòu)的存在;Bc路徑對材料力學性能的提高作用次之，由于隨著擠壓道次的增加，形成的傾斜織構(gòu)導致材料強度略有降低，而塑性逐漸提高;C路徑擠壓后材料的力學性能最差，因為大量的孿晶不利于塑性變形，傾斜織構(gòu)使材料強度較低。背壓是促進晶粒細化最有效的方法之一，隨著背壓的提高，即使采用單道次擠壓也能使晶粒均

9、勻地細化到亞微米級別;增加背壓使材料的塑性大幅度地提高，高背壓更有利于形成擇優(yōu)取向。
　　(4)分別采用直接和兩步ECAP的方法，研究了AZ80鎂合金在不同溫度擠壓后組織演變及其對力學性能的影響。結(jié)果表明:在320℃下，A和Bc路徑對晶粒細化效果的影響相似;隨道次增加，晶粒尺寸均出現(xiàn)先減小后長大的現(xiàn)象。在200℃下，材料內(nèi)形成大量的孿晶，并累積較高的位錯密度;晶?？杉毣絹單⒚壮叨龋龀鑫镆脖患毣蔀?00nm左右的離散顆粒均勻地