摘要
摘要
含长周期堆垛有序结构(Longperiodstackingordered，LPSO)相高强镁合金
因其优异的力学性能受到广泛关注。但其高强度依赖于高稀土添加量，导致高
成本，应用受限。为开发超高强、低稀土含量变形LPSO型镁合金，本文通过
成分设计以及热变形工艺调控研究了变形Mg-Y-Ni合金组织演变与力学性能的
关系。通过改变Y/Ni原子比和Y、Ni含量，以及挤压和等通道转角变形(equal
channelangularpressing，ECAP)工艺，调控了LPSO和γ′相的体积分数、再结晶
晶粒体积分数和晶粒度，制备了拉伸屈服强度大于450MPa的超高强Mg-Y-Ni
合金。通过同步辐射原位拉伸与压缩测试分析，结合显微组织演变，研究了不
同LPSO体积分数Mg-Y-Ni合金拉伸和压缩塑性变形行为，分析了合金的微/宏
观屈服行为、拉压不对称性以及应变硬化行为，为超高强LPSO型镁合金的研
发提供理论指导。
随着Y/Ni原子比的降低，铸态Mg-Y-Ni合金的主要第二相由LPSO相、
LPSO+γ′变为LPSO+γ′+MgNi。不同种类第二相对合金挤压过程中的再结晶行
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为有显著影响。LPSO相和MgNi相促进再结晶，纳米层状γ′相抑制再结晶。
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含块状LPSO相和层状γ′相的MgYNi(at.%)合金挤压后，再结晶晶粒细小，
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再结晶区比例低，其拉伸屈服强度达465MPa，抗拉强度达510MPa，伸长率
达7.2%。含块状LPSO相和层状γ′相的Mg-Y-Ni合金中，随LPSO体积分数的
增多，合金的拉伸屈服强度提高而伸长率下降。具有~75%体积分数LPSO的
MgYNi(at.%)合金在挤压后拉伸屈服强度达502MPa，抗拉强度达542MPa，
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伸长率达4.5%。
挤压温度显著影响Mg-Y-Ni合金的显微组织及力学性能。经390℃挤压的
MgYNi(at.%)合金的显微组织由0.6μm的再结晶晶粒，高位错密度的未再结
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晶晶粒以及γ′和LPSO相组成，合金的拉伸屈服强度达505MPa，抗拉强度达
511MPa，伸长率达3.5%。经450℃挤压后再结晶晶粒粗化为2.1μm，再结晶
比例扩大，未再结晶晶粒内位错密度降低，导致拉伸屈服强度下降伸长率提高。
在400℃经过8道次ECAP变形后，450℃挤压的合金中形成了晶粒度为3.2
μm的完全再结晶组织，LPSO发生部分碎化，导致合金拉伸屈服强度下降到320
MPa，伸长率提高到18%。再300℃经过4道次ECAP变形后，合金中形成具
有~0.55μm的超细晶完全再结晶组织，LPSO的碎化程度加重，合金的拉伸屈
服由320MPa提高到了450MPa；伸长率由18%下降到8%。
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哈尔滨工业大学工学博士学位论文
铸态和挤压态MgYNi合金同步辐射原位压缩研究与变形迹线分析表明，
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LPSO压缩变形时启动的塑性变形模式依次为基面滑移、柱面滑移及扭折。
MgYNiLPSO合金的微屈服由基面滑移控制，挤压变形导致LPSO细化与位
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错密度增加，使得挤压态合金的微屈服强度显著高于铸态合金，达253MPa。
挤压态合金形成的基面织构抑制了基面滑移，导致挤压态合金的宏观屈服受柱
面滑移控制，合金宏观屈服强度显著提升，达535MPa。挤压态合金受到平行
挤压方向的压缩应力时，扭折变形在宏观屈服后启动。扭折的形成提高了位错
密度导致合金呈现出高应