隨著材料輕量化的發(fā)展趨勢(shì)，具有輕質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)的鎂合金材料成為航空、航天、汽車、3C電子等領(lǐng)域未來發(fā)展可選擇的重要材料。通過塑性變形等方式優(yōu)化微觀組織特征的變形鎂合金具有優(yōu)異的強(qiáng)塑性，能夠滿足更多工程結(jié)構(gòu)件的性能需求，具有較大的發(fā)展前景。本書在變形鎂合金的塑性加工及組織性能的理論基礎(chǔ)上，介紹了合金化、塑性變形機(jī)理，板材加工方式，綜合性能及其影響因素。同時(shí)，著重研究了鎂合金的再結(jié)晶行為、高性能鎂合金板材的軋制工藝技術(shù)、鎂合金的變形特性與塑性變形機(jī)理、斷裂韌性及成形性、腐蝕行為，對(duì)高性能鎂合金的開發(fā)與應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。本書是金屬材料類專業(yè)技術(shù)書籍，可供高校科研工作者、材料加工相關(guān)專業(yè)研究生，以及企業(yè)工程技術(shù)人員參考。
（1）基礎(chǔ)研究部分：變形鎂合金塑性加工及組織性能的理論基礎(chǔ)。（2）深入研究部分：鎂合金的變形特征、斷裂韌性、成形性能、腐蝕性能等關(guān)鍵服役與應(yīng)用性能。（3）本書研究成果能夠可為高性能鎂合金的開發(fā)與應(yīng)用提供指導(dǎo)。
鎂及鎂合金材料具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度/比剛度、阻尼減振、電磁屏蔽性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，是極具潛力的輕量化材料之一，并成為航天、航空、汽車、3C電子等領(lǐng)域未來發(fā)展可選擇的重要材料。我國是世界上鎂資源最為豐富的國家，約占全球鎂資源總量的70%以上。在當(dāng)前全球能源危機(jī)及氣候變化的環(huán)境背景下，合理利用鎂資源優(yōu)勢(shì)，加快高性能鎂合金研制，推進(jìn)鎂合金產(chǎn)業(yè)化，提升鎂合金應(yīng)用體量，對(duì)推動(dòng)我國“碳達(dá)峰”“碳中和”等國家戰(zhàn)略進(jìn)程可以起到不可替代的作用。目前，鎂及鎂合金材料通常分為鑄造鎂合金及變形鎂合金兩大類。其中，變形鎂合金通過塑性加工變形方式優(yōu)化了鎂合金材料的微觀組織特征，從而提升了材料的強(qiáng)塑性，使之能夠滿足更多工程結(jié)構(gòu)件的性能需求，具有較大的發(fā)展前景。近年來，國內(nèi)外研究者致力于提高變形鎂合金的強(qiáng)度、塑性、成形性及耐蝕性等性能，并開展了大量的研究工作。其中，以上海交通大學(xué)丁文江院士團(tuán)隊(duì)及重慶大學(xué)潘復(fù)生院士團(tuán)隊(duì)為代表的科研工作者對(duì)變形鎂合金的開發(fā)和應(yīng)用做出了重要貢獻(xiàn)。同時(shí)，需要認(rèn)識(shí)到，相比于鋼鐵材料及鋁合金材料，鎂合金材料仍然存在絕對(duì)強(qiáng)度低、室溫塑性較差、易腐蝕、塑性變形存在各向異性、高性能板材制備加工困難等限制。國內(nèi)外學(xué)者通過合金化、工藝優(yōu)化等方式來改善鎂合金的綜合性能，并取得了一定成果。因此，有必要開展變形鎂合金塑性加工及組織性能的理論基礎(chǔ)研究，以進(jìn)一步豐富鎂合金的微觀組織演變及塑性變形機(jī)理等基礎(chǔ)理論。此外，還需要對(duì)鎂合金的變形特征、斷裂韌性、成形性能、腐蝕性能等關(guān)鍵服役與應(yīng)用性能進(jìn)行深入研究。本書共分為6章。第1章系統(tǒng)介紹了變形鎂合金的合金化、塑性變形機(jī)理、板材加工方式、綜合性能及其影響因素等理論基礎(chǔ)；第2章介紹了鎂合金的再結(jié)晶行為，并詳細(xì)分析了鎂合金材料的靜態(tài)再結(jié)晶及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為，為控制鎂合金的基面織構(gòu)特征及熱加工過程的組織演變提供可靠的基礎(chǔ)支撐；第3章介紹了高性能鎂合金板材的軋制工藝技術(shù)，并提供了末道次升溫軋制工藝、異步軋制工藝以及基于合金優(yōu)化和雙輥軋制的高性能鎂合金板材制備實(shí)例；第4章介紹了鎂合金的變形特性與塑性變形機(jī)理，分析了鎂合金的拉壓不對(duì)稱性、各向異性及取向行為，并詳盡討論了變形過程中的微觀組織演變及塑性變形機(jī)理，從而指導(dǎo)鎂合金的組織性能優(yōu)化及服役應(yīng)用；第5章介紹了鎂合金的斷裂韌性及成形性，分析了鎂合金斷裂過程的裂紋擴(kuò)展及斷裂機(jī)理，以及室溫成形機(jī)理，為鎂合金斷裂韌性、成形性能的提高及控制提供理論依據(jù)；第6章介紹了鎂合金的腐蝕行為，分析了微合金化及加工狀態(tài)對(duì)腐蝕行為的作用機(jī)理，并開展了鎂合金腐蝕的取向行為及強(qiáng)度衰減研究，有助于揭示鎂合金腐蝕的本質(zhì)。本書由江海濤研究員組織并負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿。參加編寫工作的有：江海濤研究員（第1、2、5、6章）、張韻博士（第1、2、3、4章）。參加本書實(shí)驗(yàn)和文字編輯工作的還有王玉嬌博士、康強(qiáng)博士、蔡正旭博士、孟強(qiáng)博士、徐哲碩士、王盼盼碩士、王哲碩士、田世偉博士、楊永剛博士、柳超敏碩士、于博文博士生、陳飛達(dá)博士生、張業(yè)飛博士生、王天祥博士生。本書在編寫過程中還參考并引用了國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的研究成果，在此向這些作者表達(dá)誠摯感謝。由于水平有限，加之時(shí)間倉促，本書難免存在不足之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。作者2022年9月
第1章 變形鎂合金理論基礎(chǔ)1.1 鎂的晶體結(jié)構(gòu)與合金化0011.1.1 鎂的晶體結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)0011.1.2 鎂合金的合金化0021.1.3 鎂合金的成分設(shè)計(jì)0061.2 鎂合金的塑性加工與變形機(jī)理0081.2.1 滑移0081.2.2 孿生0091.2.3 晶界滑移0101.2.4 再結(jié)晶0111.2.5 鎂合金的變形特性0121.3 變形鎂合金的板材加工方式0171.3.1 鎂合金板材的常規(guī)軋制0171.3.2 雙輥鑄軋0191.3.3 異步軋制0201.3.4 襯板軋制0211.4 變形鎂合金的力學(xué)性能及影響因素0231.4.1 晶粒0231.4.2 第二相0251.4.3 織構(gòu)0271.4.4 組織均勻性0281.5 變形鎂合金的耐蝕性能及影響因素0301.5.1 鎂合金的腐蝕特性0301.5.2 鎂合金耐腐蝕性能的影響因素031參考文獻(xiàn)041第2章 鎂合金的再結(jié)晶行為2.1 Mg-Zn-Gd合金的靜態(tài)再結(jié)晶0502.1.1 稀土第二相粒子在Mg-Zn合金再結(jié)晶過程的作用0502.1.2 稀土固溶原子在Mg-Zn合金再結(jié)晶過程的作用0552.2 Ca/Gd復(fù)合添加鎂合金退火過程的微觀組織演變0572.2.1 退火過程的軟化行為0582.2.2 退火過程的微觀組織特征演變0612.2.3 第二相粒子對(duì)基面織構(gòu)弱化及再結(jié)晶行為的作用機(jī)制0782.3 Mg-4Zn-xCa合金的熱壓縮行為0792.3.1 Mg-4Zn-xCa合金的微觀組織特征0802.3.2 Mg-4Zn-xCa合金的熱壓縮變形及本構(gòu)模型優(yōu)化0862.4 Mg-4Zn-xCa合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶1052.4.1 Mg-4Zn-xCa合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界條件1052.4.2 Mg-4Zn-xCa合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程的組織演變1092.4.3 Mg-4Zn-xCa合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶形核機(jī)制1162.5 Mg-4Zn-xCa合金熱加工變形能力及組織特征1242.5.1 Mg-4Zn-xCa合金熱加工圖構(gòu)建1242.5.2 基于熱加工圖的Mg-4Zn-xCa合金微觀組織特征1312.5.3 Ca元素對(duì)Mg-4Zn-xCa合金熱加工變形能力的影響137參考文獻(xiàn)148第3章 高性能鎂合金板材的軋制工藝技術(shù)3.1 Mg-Al合金板材的末道次升溫軋制工藝1523.1.1 升溫軋制工藝設(shè)計(jì)思路1523.1.2 末道次軋制溫度對(duì)Mg-Al合金板材微觀組織及綜合性能的影響1533.2 AZ31鎂合金的異步軋制工藝1623.2.1 工藝參數(shù)對(duì)單道次異步軋制AZ31鎂合金微觀組織及力學(xué)性能的影響1623.2.2 AZ31鎂合金板材的連續(xù)異步軋制及多道次異步軋制1673.2.3 軋制工藝對(duì)AZ31鎂合金薄板室溫成形性能的影響1773.3 基于合金優(yōu)化及雙輥鑄軋的高強(qiáng)塑性鎂合金薄板材1813.3.1 高強(qiáng)塑性鎂合金板材的設(shè)計(jì)思路1813.3.2 高性能鎂合金板材的力學(xué)性能及成形性能1833.3.3 軋制過程的組織特征演變1873.3.4 高性能鎂合金板材的強(qiáng)化機(jī)理203參考文獻(xiàn)212第4章 鎂合金的變形特性與塑性變形機(jī)理4.1 鎂合金的拉壓不對(duì)稱性2194.1.1 擠壓ZA21鎂合金棒材的室溫拉伸-壓縮力學(xué)性能2194.1.2 拉伸/壓縮屈服過程的微觀組織及變形機(jī)制2214.1.3 拉壓不對(duì)稱性的弱化機(jī)制2294.2 鎂合金棒材壓縮變形的各向異性2314.2.1 室溫壓縮力學(xué)性能及各向異性2314.2.2 壓縮過程的組織演變2334.2.3 壓縮過程的織構(gòu)演變2404.2.4 壓縮變形過程的Schmid因子分析2474.2.5 壓縮過程中孿晶變體的選擇與長大2514.2.6 壓縮變形過程中的滑移機(jī)制2604.2.7 壓縮變形力學(xué)性能各向異性與變形機(jī)制的關(guān)系2644.3 鎂合金的拉伸各向異性及塑性變形行為2654.3.1 基本力學(xué)性能2664.3.2 應(yīng)變速率和載荷方向?qū)αW(xué)行為的影響2684.3.3 拉伸變形過程的微觀組織演變規(guī)律2724.3.4 拉伸變形過程的塑性變形機(jī)制2814.3.5 力學(xué)性能各向異性和應(yīng)變速率敏感性2864.4 鎂合金納米壓入變形的取向行為2884.4.1 納米壓痕形貌2884.4.2 納米力學(xué)性能2894.4.3 納米壓入的取向行為293參考文獻(xiàn)302第5章 鎂合金的斷裂韌性及成形性5.1 Ca元素對(duì)擠壓態(tài)Mg-2Zn-xCa合金微觀組織及斷裂韌性的影響3085.1.1 擠壓態(tài)Mg-2Zn-xCa合金的微觀組織3085.1.2 擠壓態(tài)Mg-2Zn-xCa合金的力學(xué)性能及斷裂韌性3145.1.3 擠壓態(tài)Mg-2Zn-xCa合金的斷裂機(jī)理及韌性控制3165.2 等溫鍛造Mg-4Zn-xCa合金的斷裂韌性及疲勞裂紋擴(kuò)展3205.2.1 等溫鍛造Mg-4Zn-xCa合金的制備及微觀組織特征3205.2.2 Mg-4Zn-xCa合金的斷裂韌性3245.2.3 Mg-4Zn-xCa合金的疲勞裂紋擴(kuò)展3285.3 Ca-Gd復(fù)合添加對(duì)鎂合金微觀組織及成形性能的影響3395.3.1 Ca-Gd復(fù)合添加對(duì)Mg-3Al系合金板材微觀組織演變的影響3395.3.2 Ca-Gd復(fù)合添加對(duì)Mg-3Al系合金板材成形性能的影響3455.4 稀土元素對(duì)Mg-1.5Zn合金織構(gòu)和室溫成形性能的影響3495.4.1 Gd元素對(duì)Mg-1.5Zn-xGd合金織構(gòu)和室溫成形性能的影響3495.4.2 Y和Ce元素對(duì)Mg-1.5Zn-xCe/Y合金織構(gòu)和室溫成形性能的影響3565.4.3 稀土元素種類對(duì)Mg-1.5Zn變形鎂合金織構(gòu)和室溫成形性能的影響3625.5 AZ31鎂合金薄板室溫成形極限圖研究3655.5.1 成形極限圖的原理及建立3655.5.2 AZ31鎂合金薄板的成形極限圖368參考文獻(xiàn)371第6章 鎂合金的腐蝕行為6.1 微合金化及加工狀態(tài)對(duì)AZ31鎂合金耐蝕性能的影響規(guī)律3756.1.1 鑄態(tài)AZ31鎂合金的微觀組織及腐蝕性能3756.1.2 均勻化態(tài)AZ31鎂合金的微觀組織及腐蝕性能3826.1.3 軋制退火態(tài)AZ31鎂合金的微觀組織及腐蝕性能3886.2 鎂合金腐蝕過程的取向行為3976.2.1 晶粒尺寸及晶體取向?qū)Ωg性能的影響3976.2.2 腐蝕過程的形貌演變4026.2.3 腐蝕過程的點(diǎn)蝕及晶間腐蝕機(jī)理4106.2.4 腐蝕過程的電化學(xué)性能4116.2.5 晶粒尺寸及晶體取向?qū)Ω麟A段腐蝕機(jī)理的影響4176.3 鎂合金棒材腐蝕過程的強(qiáng)度衰減4196.3.1 腐蝕剩余強(qiáng)度變化及衰減規(guī)律4196.3.2 腐蝕剩余強(qiáng)度衰減機(jī)理4236.3.3 初始強(qiáng)度與腐蝕速率對(duì)腐蝕剩余強(qiáng)度的影響434參考文獻(xiàn)435
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