【摘 要】
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镁合金作为密度最低的金属结构材料,在满足航空材料、汽车零部件轻量化方面具有独特的优势。但是,镁合金的强度和塑性还有待进一步的提高,特别是人们对于镁合金在室温下的塑性变形机制的认识还远远不够。鉴于此,本研究对最近开发的含Ca高强镁合金的变形机理进行了系统研究,阐明成分和应变速率等对位错、层错等缺陷形成的控制规律,得到了如下结果:（1）Mg-2Sn-1Ca（TX21）、Mg-2Sn-2Ca（TX22）
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镁合金作为密度最低的金属结构材料,在满足航空材料、汽车零部件轻量化方面具有独特的优势。但是,镁合金的强度和塑性还有待进一步的提高,特别是人们对于镁合金在室温下的塑性变形机制的认识还远远不够。鉴于此,本研究对最近开发的含Ca高强镁合金的变形机理进行了系统研究,阐明成分和应变速率等对位错、层错等缺陷形成的控制规律,得到了如下结果:（1）Mg-2Sn-1Ca（TX21）、Mg-2Sn-2Ca（TX22）和 Mg-2Ca（X2）合金在 0.667/s 的速率下进行拉伸和压缩过程中,所启动的变形机制不同,即存在拉伸/压缩不对称性。经3%的拉伸变形后,三组合金中仅发生了和<c+a>滑移,没有明显的孪晶出现;且随着α-Mg基体中Ca含量的增多,其主要的变形模式由TX21中的滑移转变为TX22和X2中的<c+a>滑移,这可能与Ca元素降低镁基体的层错能有关。而经3%的压缩变形后,孪生转变为三组合金的主要变形机制,在孪生化晶粒内部还出现了少量位错。（2）继续将TX21、TX22及X2合金压缩至6%后,基体已基本孪生化,且在孪生化晶粒内部出现大量的<c+a>位错;孪晶内还伴生形成了层错组织,其片层密度随固溶Ca含量的增加而逐渐增大。与此相对,将三组合金以10-3/s的低速率进行压缩至6%后,孪生不完全,在孪生化晶粒内部出现了和<c+a>混合位错,且在低Ca含量的TX21合金中未出现层错,只在TX22和X2合金中形成了少量层错,未孪生晶粒未见明显层错。这表明层错的形成与孪生密切相关,提高Ca含量和应变速率均有利于层错的形成。（3）纯Mg和Mg-0.3Ca在10-4/s和0.667/s下压缩的加工硬化行为差异较大:高速率下两组合金的加工硬化率均迅速上升,然后急剧下降,导致低的塑性;低速率下Mg-0.3Ca合金一直可保持较高的加工硬化率至～18%。组织分析表明这同<c+a>位错的分解有关:高速率下压缩后出现了大量的<c+a>不全位错,即沿着基面分布的长的直条型位错,直接降低了后续可动位错密度,需要施加更大的外应力以协调变形,从而导致了低塑性;Mg-0.3Ca合金在低速率下的<c+a>位错细小,保留了未分解的状态,可以持续提供塑性变形所需的可动位错,因此塑性较好。
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