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Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金因具有优良的高温力学性能,成为高强耐热镁合金中最具潜力的合金系之一,在航空、航天、武器装备等领域中受到越来越多的重视,但由于其铸造性能低,需经塑性变形提高性能。旋转反挤压成形工艺作为一种新型的剧烈塑性变形技术,可以使晶粒得到显著细化、减弱变形织构、降低各向异性、大幅度提高产品的力学性能。基于Gleeble-3500热模拟扭转系统成形Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr杯形件,通过设计正交实验,研究了不同成形参数(成形温度、轴向挤压速度和周向等效应变速率)对该合金组织和力学性能的影响。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行组织观察和物相分析;利用电子背散射衍射(EBSD)和显微硬度计测试硬度表征合金的织构和力学性能。研究结果表明:(1)成形温度对旋转反挤压成形的Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr杯形件的织构和力学性能的影响均大于轴向挤压速度和周向等效应变速率。在α=5%(95%的置信度)下,成形温度对成形力、Schmid因子、平均晶粒尺寸和硬度值影响显著;轴向挤压速度对成形力影响显著。(2)经旋转反挤压成形的Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr杯形件,在垂直于挤压方向的观测面上,从外部向内部的晶粒逐渐细化,动态再结晶程度逐渐提高,晶粒尺寸逐渐减小,LPSO相的分布更加均匀,扭折程度逐渐增大,DRX晶粒的产生由晶界部位延伸到晶粒内部,变形区域内硬度沿径向分布较为均匀。旋转反挤压成形过程中基面Schmid因子均在0.5以下,晶体滑移所需应力值较高。(3)成形温度450℃,轴向挤压速度0.05mm·s-1,周向等效应变速率0.01s-1时,旋转反挤压成形的Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr杯形件变形区域内,LPSO相的扭折与动态再结晶的生成达到平衡状态,动态再结晶体积分数达到最大值,获得了晶粒尺寸为0.4μm的超细晶,并沿旋转方向排布成DRX晶链,晶粒表现为随机取向,织构强度较弱,在极图上可观测到接近于挤压方向的柱面织构,织构强度最低值达2.958MPa,硬度出现最小值104.33HV。