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含长周期堆垛有序(Long-period stacking ordered,LPSO)结构的MgRE(Rare Earth)-Zn变形镁合金表现出优异的室温和高温力学性能,已成为开发高强韧稀土镁合金的一个重要研究方向。扭折(Deformation kink)是LPSO结构塑性变形过程中的一种重要演变模式,可以同时提高镁合金的强度和韧性。此外,再结晶和纳米析出相的动态析出行为是该类合金提高综合力学性能的另外两种非常重要的强化机制。因此,很有必要对LPSO结构在塑性变形过程中的演变规律以及相关的动态析出行为进行系统的研究。本论文首先对Mg-Gd-Zn和Mg-Y-Zn两类稀土镁合金进行了Li合金化和固溶处理。研究结果显示Li的添加对α-Mg相、β-(Mg,Zn)3Gd共晶相、(Mg,Zn)24Y5共晶相、18R以及14H产生了严重的影响。主要表现在:Li能够有效细化α-Mg相的晶粒尺寸;Li可以促进β-(Mg,Zn)3Gd和(Mg,Zn)24Y5共晶相形成,而只有当Li的含量小于1 at.%时才有益于18R析出,当Li的含量大于1 at.%时会严重阻碍18R产生。固溶处理后,从Mg-Gd-Zn和MgY-Zn两类合金的α-Mg基体中均析出了层片状14H,但Li的加入抑制了晶界处β-(Mg,Zn)3Gd共晶相向块状14H的转变,并促使β-(Mg,Zn)3Gd共晶相发生了球化。Li的添加改变了α-Mg基体内层片状14H的析出方式,使其由18R直接转变而来变成从过饱和的α-Mg基体中均匀析出。经挤压变形后,Mg-Gd-Zn-Li和Mg-Y-Zn-Li合金均表现出了高的强度和韧性,其屈服强度和伸长率均可达到300 MPa以上和~15%左右,分别为对应铸态合金的~2倍和~4.5倍。挤压合金的强韧化机制主要包括了共晶相碎化、LPSO扭折、动态再结晶析出以及再结晶晶粒中动态析出的精细LPSO和γ’相。通过SEM、EBSD和HAADF-STEM技术分析可知:块状18R发生扭折的同时其相界面会形成“凸起”状结构,从而激发了不连续动态再结晶的形核与长大;层片状14H在挤压的初期会严重阻碍动态再结晶的形成,但其扭折的产生会激发连续动态再结晶晶粒在扭折带边界处形核;此外,随挤压的进行,α-Mg基体内层片状14H在应力的作用下会发生部分溶解,而动态再结晶晶粒逐渐增多,同时大量的溶质原子溶入到再结晶晶粒中,进而导致了一系列精细LPSO和γ’相的动态析出。通过调整挤压比和挤压速度制备出了一种新型高强高韧Mg89Y4Zn2Li5变形镁合金,其抗压强度,屈服强度和断裂压缩率分别达到了632 MPa,410MPa和20.2%。该合金强韧化机制主要包括:18R随挤压比的增加逐渐被挤压成细小的块状结构并且沿挤压方向排列,从而起到了很好的强化纤维作用;动态再结晶随挤压比的增加而趋于完全,且再结晶晶粒尺寸随挤压速度的降低而减小,达到了~1μm;粗大α-Mg原始晶粒中取向相同的层片状14H逐渐溶解而转变成为动态再结晶晶粒中取向各异的精细14H;挤压比的增加和挤压速度的降低导致了高的大角度晶界线密度,起到了有效的晶界强化作用;挤压合金的织构强度随挤压比的增加而逐渐降低。本文通过对Mg-Gd-Zn和Mg-Y-Zn两类稀土镁合金Li合金化研究和LPSO的塑性变形以及相关动态析出行为的探讨,阐明了Li合金化作用,探明了LPSO的演变规律、动态再结晶的形核机制、动态析出相及其形成机理。研究表明:LPSO扭折及碎化、细小的动态再结晶晶粒以及再结晶晶粒中动态析出的精细LPSO均可有效地阻碍位错的运动,从而极大地提高了镁合金的强韧性。