Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr（WGZ1152，wt.%）是一款新近開發的高效能耐熱鎂合金，具有高抗拉強度、抗蠕變性等優良效能，在汽車動力系統領域有著很大的應用前景。前期研究表明，在拉伸變形中，該合金的變形主要由滑移主導，並且在高溫下激活了高比例的二級角錐面<c+a>滑移，這是該合金高溫塑性好的原因之一。最近研究發現，該合金在室溫下具有顯著的反拉壓不對稱性，而現有研究主要圍繞其拉伸變形展開，所以定量研究其壓縮變形過程中的滑移模式有重要意義。另一方面，塑性變形不均勻性是金屬材料變形行為的重要特徵，對金屬的塑性和強度有重要影響，但目前學界對其瞭解十分有限。研究塑性變形不均勻性的分佈以及探究其影響因素對於理解材料的變形及斷裂行為非常關鍵。

此外，研究發現，相比於其它形狀或慣析面的析出相，柱面盤片狀析出相（WGZ1152中的主要強化相）具有更好的強化效果。但是近期有TEM結果表明柱面盤片狀析出相可以頻繁地被基面位錯切過，使得其強化效果被限制。另一方面，關於柱面盤片狀析出相對基面<a>和二級角錐面<c+a>滑移的相對強化作用目前還存在爭議。因此，相關的實驗及統計結果十分必要。

近日，西南交大16級本科生倪然、馬詩雋，在尹冬弟副教授的指導下，依託國家級大學生創新創業計劃專案（SRTP），基於準原位技術，利用位錯滑移跡線分析和EBSD分析，透過對比固溶（T4）和時效（T6）態的WGZ1152鎂合金，探究了析出相對該合金室溫壓縮變形模式及塑性變形不均勻性的影響。研究表明，經過T6處理，主導滑移模式由二級角錐面<c+a>滑移轉變為基面<a>滑移，因此可以認為柱面盤片析出相對前者的強化作用更顯著；變形不均勻大多集中在晶界附近，但晶內也存在；與T4態相比，T6態試樣的平均GND密度更大，這表明析出相增強了材料的變形不均勻性。

圖1：滑移跡線分析示例

此研究透過定量統計的方法，探究了各個滑移模式的析出強化效果，有助於改進析出相-位錯互動作用模型，同時加深了對鎂合金塑性變形行為的理解。該研究成果以“Effects of precipitate on the slip activity and plastic heterogeneity of Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr (wt. %) during room temperature compression”為題發表在金屬材料領域高水平SCI期刊Materials Science and Engineering: A（中科院1區）。論文合作者主要有南京理工大學周浩副教授，重慶大學鄭江教授，上海交通大學王渠東教授。

圖2：Schmid因子及歸一化Schmid因子分佈

利用滑移跡線分析的方法，分別統計了兩樣品中各滑移模式的啟用規律。結果表明，T4（70.2%）和T6（49.5%）態樣品中都激活了高比例的非基面滑移，其中，二級角錐面<c+a>滑移（34.1%）在T4態樣品中佔主導。經過T6處理後，主導滑移系轉變為基面<a>滑移（50.5%），但仍有相當比例的二級角錐面<c+a>滑移（27.8%）被啟用。對於啟用的滑移系，歸一化Schmid因子集中分佈在較大和較小兩端，其中>0.3的佔50.0%，<0.1的佔39.6%。歸一化Schmid因子較小的滑移系被啟用的原因可能是區域性應力偏離宏觀應力。

圖3：GND密度分佈

圖4：高GND密度的晶界示例及其兩側晶粒的取向和滑移啟用情況

圖5：滑移轉移示例及對應區域的GND密度分佈

利用EBSD取向差角分析的方法定量研究了變形不均勻性的分佈規律及影響因素，發現變形不均勻主要分佈在晶界附近，但晶內也同樣存在。T6態樣品的平均GND密度比T4態大，表明析出相增強了變形不均勻程度。變形不均勻性與周圍晶粒的取向以及滑移的啟用情況有關。

感謝國家級大學生創新創業計劃專案（201810613063）、國家自然科學基金（51401172、51601003）、四川省科技計劃專案（2019YJ0238）以及中央高校基本科研專項資金（2682020ZT114）對本研究的資助。

論文連結：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0921509321000071