黄晓旭教授课题组在镁合金方向期刊《Journal of Magnesium and Alloys》上发表题为“The effect of grain size and rolling reduction on microstructure evolution and annealing hardening response of a Mg-3Gd alloy”的研究成果。博士研究生韩芳为第一作者，导师黄晓旭教授为通讯作者。

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随着近年来节能减排的迫切性，镁合金因其高比强度引起了广泛关注。然而，镁合金的较少的滑移系和缓慢的时效硬化效应导致了镁合金室温下可成形性差和强度低，进而限制了其工业应用。研究发现，稀土（RE）元素在镁基体中的最终溶解度较高，并且随着温度的降低而呈指数下降，这表明含稀土的镁合金可能具有优异的时效硬化效应。

在团队之前的研究成果中已经发现镁合金在退火态样品中会出现明显的硬化。然而，不同程度的预变形和初始晶粒尺寸对显微组织的演变和退火硬化反应的影响尚不清楚。因此，本研究中通过大应变热轧（LSHR）和不同退火工艺制备了完全再结晶细晶（FG）和粗晶（CG）的Mg-3Gd合金样品，系统研究了晶粒尺寸和轧制压下量对显微组织演变及其随后的退火硬化效应的影响。结果表明，在轧制过程中，FG样品中的孪生受到高度抑制。当轧制压下量增加到40%时，由于多重滑移系统的激活，形成了体积分数约28%的超细晶粒结构。相反，在CG样品中，孪生在变形的早期占主导地位。在10%轧制压下量后，形成了体积分数约23%的大量孪晶。轧制压下量进一步增加到40%，高密度位错被激活，并形成体积分数约36%的孪晶结构。与未变形样品相比，变形样品的退火硬化得到有效增强，这归因于沿晶界、孪晶界和位错核心的Gd偏聚增强。此外，晶粒尺寸和轧制压下量会影响退火过程中的显微组织演变，导致不同晶粒尺寸的Mg-3Gd合金在不同应变下的退火硬化响应存在显著差异。这些发现强调了显微组织和加工参数在高强度、低成本镁合金设计中的至关重要性。

（轧制样品退火后Gd元素的强烈偏聚行为）

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jma.2023.09.025