2023年第二届增材制造技术高峰论坛

会  议  通  知

2023年9月22-25日，由西安交通大学、西北工业大学、北京航空航天大学、华中科技大学、上海交通大学等单位共同主办的“第二届增材制造技术高峰论坛”将在江苏南京召开，大咖云集，欢迎广大从事增材制造研究的科研技术人员参与。并向广大从事增材制造方面的研究人员征集宣讲报告。

了解宣讲详情点击：分论坛宣讲征集！

点击下面图片报名参会！

经过冷变形的金属在塑性变形过程中容易发生位错积累和晶格畸变，从而导致硬度和强度的提高，但往往塑性也会下降。通常，有两种方法可以减少这些金属中的位错积累：在室温下进行严重塑性变形引起低温动态再结晶(LTDRX)，或对冷变形后的金属进行再结晶温度以上的退火过程使其发生连续静态再结晶(CSRX)。LTDRX和CSRX的过程可以看作是一个由位错介导的过程，包括高密度的位错积累、位错重排形成位错壁或位错胞、亚晶旋转和低角度晶界(LAGBs)向高角度晶界(HAGBs)的转变。其中位错重排和随后的过程受到与应变相关的内部压缩应力、退火温度引起的热激活、或应力及热激活的共同作用。对于一些冷变形金属，由于没有后续的连续应变或热处理，再结晶组织不能及时形成，导致金属内部组织不稳定。这种不稳定结构在长期使役过程中的微结构演化机理，目前尚不清晰。

近期，河北科技大学和中科院金属研究所的研究人员在这一基础研究方面取得进展。研究团队将Mg_96.6Zn₁Y_2.2Zr_0.2(at. %)合金在室温压缩至31.6%且自然放置62个月的样品中发现室温静态再结晶现象。通过透射电子显微学(TEM)解析自然放置前后该镁合金的微观结构，阐明再结晶机制与压缩过程中大量{10 2}孪晶和〈a〉/〈c+a〉位错的激活、孪晶界和富含溶质元素的层错对位错的阻碍有关。研究结果不仅表明某些轻合金在低应变和低温下长时间自然放置时可能发生静态再结晶现象，并且强调在使役过程中监测冷变形合金微观结构和性能演变的重要性。

相关研究结果以“Room temperature static recrystallization phenomenon in a deformed Mg_96.6Zn₁Y_2.2Zr_0.2alloy” 为题，发表于Scripta Materialia，2023，237, 115708。河北科技大学先进连接团队彭珍珍为论文第一作者，中国科学院金属研究所材料界面及缺陷研究团队邵晓宏研究员和河北科技大学先进连接团队汪殿龙教授为论文共同通讯作者。本研究工作得到了国家自然科学基金和河北省自然科学基金等项目的大力支持。

研究发现，室温压缩后的Mg-Zn-Y-Zr合金晶粒内部出现扭折和孪晶，经过62个月的自然放置后，在晶粒内部形成“砖墙状”结构。室温压缩后的Mg_96.6Zn₁Y_2.2Zr_0.2合金中形成含有孪晶的晶粒和不含孪晶的两类晶粒。对于含有孪晶的晶粒(图2)，孪晶内部富集溶质元素的层错(SFs)会根据厚度不同被部分孪晶化，未被孪晶化的SFs会阻碍基面位错扩展。在长时间自然放置中，孪晶内部位错重排与孪晶化的堆垛层错(TSFs)、孪晶界共同组成具有LAGBs的亚晶粒。对于不含孪晶的晶粒(图3)，根据双束衍射结果，证明晶粒内部存在高密度< a >和< c + a >位错，在长时间自然放置中，位错重排形成位错胞，进一步形成具有LAGBs的亚晶粒。随后亚晶粒旋转，使LAGBs逐渐转变为HAGBs形成再结晶晶粒。同时再结晶晶界存在溶质元素偏聚，使结构保持稳定。综上，这项研究工作提出了一种新型的室温低应变的静态再结晶机制。

图1 (a-c) Mg_96.6Zn₁Y_2.2Zr_0.2(at.%)合金的OM图：(a)固溶处理后，(b)室温压缩后，(c)长时间自然放置后，(d)自然放置后的SEM图

图2 Mg_96.6Zn₁Y_2.2Zr_0.2(at.%)合金中Mg基体的TEM图像：(a-e)室温压缩后，(f)自然时效后

图3 TEM明场图像，显示室温压缩合金中存在高密度的基面< a >位错、< c >位错或< c + a >位错。

图4 (a) Mg_96.6Zn₁Y_2.2Zr_0.2(at.%)合金经室温压缩和长期自然放置后，在Mg基体中再结晶晶粒的低倍STEM图像。(b、d)分别为(a)中矩形所示区域“b”、“d”的高倍STEM图像。(c) 图(b)中区域的EDS图像，显示再结晶晶界存在Zn/Y/Zr元素偏析

图5 再结晶机理示意图：(a-c)含孪晶变形晶粒;(d-f)无孪晶变形晶粒;(g)再结晶晶粒;(h) LTDRX、CSRX与本工作（LTSRX）的差异示意图

河北科技大学先进连接团队始终面向国家重大需求，围绕航空航天、高速列车和大型舰艇中的轻质合金性能调控、成形工艺及生产装备展开研究，先后承担包括国家重大专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金、河北省重点研发计划、河北省自然科学基金、企业技术开发项目等60余项，发表论文200余篇，授权专利30余件，为材料科学与工程学科发展提供强力支撑。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2023.115708

来源：河北科技大学王立伟老师供稿，编辑：张维官，审核：王颖

小编提示：

      加小编进增材制造技术交流群，大咖云集，相互沟通交流学习，小编微信：（微信同号），非诚勿扰，仅限增材制造相关专业，添加好友时请实名制备注（姓名+单位）。

☞广告合作: 孙哿

声明：本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容！