《Resources Chemicals and Materials》：Improvements on mechanical properties and formability of rolled Mg-Al and Mg-Zn alloy sheets by texture control: A review
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这篇综述系统总结了通过织构调控提升轧制Mg-Al和Mg-Zn合金板材力学性能与成形性的研究进展。文章深入剖析了强基面织构导致镁合金板材强度-塑性协同性差、各向异性显著及成形性不足的根源，并重点探讨了合金化（如Ca、Zn、RE元素添加）、再结晶机制（PSN、TDRX、SBIRX）及晶界偏析对织构强度与组分的调控作用。同时，综述还分析了轧制工艺参数（温度、速度、压下量）及特殊轧制技术（CR、DSR、HPR）对织构演变的影响，为开发高强度高成形性镁合金板材提供了重要理论依据与技术路径。
镁合金作为最轻的金属结构材料，因其低密度、高比强度/比刚度等优势，在航空航天、汽车及3C产品轻量化领域展现出巨大应用潜力。然而，轧制镁合金板材通常呈现强烈的基面织构，即大多数晶粒的c轴平行于板材法向，这导致室温下可启动的滑移系有限，难以协调厚度方向的应变，从而引发强度-塑性协同性差、各向异性显著及室温成形性不足等问题，严重限制了其大规模工业应用。解决这些问题的关键在于对织构进行有效调控，包括削弱织构强度以及改变织构组分。
织构对力学性能与成形性的影响
织构特征，包括其强度和组分，直接影响镁合金塑性变形过程中的位错滑移和孪生行为，进而决定其力学性能和成形性。
力学性能
织构强度对力学性能有显著影响。通常，强基面织构导致高强度，但伴随明显的各向异性。例如，基面织构强度为14.0 MRD的AZ31合金板材，其轧向（RD）和横向（TD）的屈服强度相差78 MPa。当织构强度减弱至11.4 MRD时，各向异性得到缓解，RD与TD的屈服强度差降至27 MPa，同时延伸率得到提升。除了强度，织构类型同样关键。基面极从ND向RD或TD的倾斜会改变位错和孪生的启动条件，从而影响性能。例如，在Mg-1.5Zn合金中添加Sr，退火后织构由RD分裂转变为TD分裂，使得RD和TD的屈服强度差从28 MPa减小到13 MPa，各向异性显著改善。
成形性
镁合金板材的强基面织构是其室温成形性差的主要原因。通过弱化织构强度或改变织构组分，可以增强多滑移系的启动，促进孪生，从而有效改善成形性，通常以埃里克森杯突值（IE）衡量。研究表明，IE值与基面织构强度呈负相关。例如，AZ31合金的基面织构强度从10.6 MRD降至6.4 MRD时，其IE值从2.48 mm提升至4.36 mm。织构组分的改变同样重要，RD分裂织构或TD分裂织构的形成，都有助于激活非基面滑移和孪生，协调厚度方向应变，显著提高IE值，如Mg-Zn-Ce合金的IE值可达9.0 mm。
镁合金板材中的织构控制
合金化与织构控制
再结晶与织构控制
再结晶机制在织构演变中扮演重要角色。
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粒子激发形核（PSN）：尺寸大于1μm的第二相粒子可作为再结晶形核点，产生取向随机的再结晶晶粒，从而弱化织构。
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孪生诱导再结晶（TDRX）：变形过程中产生的孪晶（尤其是双孪晶）因其高储存能，成为再结晶的优先形核位置。孪晶诱导的再结晶晶粒具有新的取向，可显著改变最终织构。
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剪切带诱导再结晶（SBIRX）：剪切带内的高应变区为再结晶提供驱动力，并促进非基面取向晶粒的形核与生长，导致织构弱化和组分变化。
晶界偏析与织构控制
溶质原子在晶界的偏析行为通过溶质拖曳效应影响晶界迁移，进而影响再结晶晶粒的形核与长大。例如，Zn的偏析可能促进基面取向晶粒的生长，而Y、Gd等稀土元素的偏析则倾向于抑制基面取向晶粒的生长，促进随机取向或非基面取向晶粒的生长，从而导致织构弱化。Al-Ca、Zn-Ca等共偏析现象会产生更强的溶质拖曳效应，对织构调控更为有效。
轧制工艺对织构的影响
常规轧制工艺
轧制工艺参数对织构有显著影响。
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轧制温度：升高温度有助于降低非基面滑移的临界分切应力（CRSS），促进非基面滑移，从而弱化基面织构，甚至诱导TD分裂织构。
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轧制速度：速度的影响较为复杂，与道次压下量等因素耦合。高速轧制可能因剧烈应变集中而增加孪生数量，进而影响再结晶和织构。
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轧制压下量：增加压下量通常促进动态再结晶，有助于织构弱化。压下量也影响退火后的静态再结晶行为，进而影响最终织构。
特殊轧制工艺
为改善常规轧制的局限性，发展了一些特殊轧制技术。
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交叉轧制（CR）：通过改变轧制方向，促进孪生和连续动态再结晶，有效细化晶粒并弱化基面织构。
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差速轧制（DSR）：通过上下辊速度不同引入剪切变形，改变应力状态，影响织构演变。DSR与后续退火结合可显著弱化织构。
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硬板轧制（HPR）：通过夹持轧制有效防止边裂，实现大压下量单道次轧制，形成由粗大变形晶粒和细小再结晶晶粒组成的双峰组织，整体弱化基面织构。
织构控制因素的协同效应
在实际应用中，合金化、再结晶机制、晶界偏析和轧制工艺等因素对织构的控制存在协同效应。以Mg-Zn-Ca系合金为例，Ca的添加促进了非基面滑移，升高的轧制温度进一步强化了这一效果；Ca形成的第二相粒子通过PSN机制诱导随机取向形核，同时晶界处的Ca或Ca-Zn共偏析通过溶质拖曳抑制基面取向晶粒长大；高速轧制增加的孪生（尤其是双孪晶）为TDRX提供了更多形核点。这些因素的协同作用共同促成了弱化的、具有特定组分（如TD分裂或稀土型）的织构，最终实现力学性能和成形性的协同提升。
总结与展望
通过弱化基面织构强度和引入非基面织构组分（如RD分裂、TD分裂或稀土型织构）是改善轧制Mg-Al和Mg-Zn合金板材力学性能与成形性的有效策略。未来研究重点包括：阐明多组元合金化的协同作用机制；深入理解再结晶过程中取向形核和选择性生长的规律；揭示溶质原子在特定类型晶界选择性偏析的内在机理。发展趋势将是从单纯的织构弱化转向多组分织构的精细化设计，结合机器学习等先进手段进行多组元合金设计，并探索增材制造与精轧相结合的混合加工路线，以期最终攻克镁合金板材强度-塑性-成形性难以协同的瓶颈。
