稀土合金化和細晶強化是提高鎂合金強度和韌性的有效方法，其不同溫度下的動態變形行為機理和本構模型有待進一步闡明，本文發現形變硬化機制主要由金字塔形的滑移控制，而形變軟化機制僅由晶界的部分動態再結晶控制。
輕質鎂合金由於具有高比強度，比剛度和阻尼性能而廣泛用於地面運輸、航空航天和國防領域。目前，通過稀土合金化和細晶強化的方法有效提高了鎂合金的強度和韌性。對於某些特殊要求應用（例如航天器中使用的材料），在不同溫度下抵抗高應變率變形的能力對於保持飛行穩定性和可操縱性非常重要。含有稀土元素和細小晶粒的鎂合金具有輕質和高強度的特性，具有廣闊的應用前景。其性能與應變，應變速率和溫度之間的關係可以用本構方程表示。Johnson-Cook模型是一個經驗模型，其準確性取決於它能否正確反映合金變形的微觀機制，某些情況該模型存在較大誤差，因此需要對模型進一步優化。
在該項研究中，瀋陽工業大學研究人員通過霍普金森壓桿實驗研究了細晶Mg-7Gd-5Y-1.2Nd-0.5Zr合金在1000-2000 s-1應變速率、293-573K溫度下的動態變形行為。通過EBSD和TEM對合金的微觀組織結構進行了表徵，並構建了相應的本構方程。相關論文以題為“High strain rate compression deformation mechanism and constitutive equation of fine grained Mg-7Gd-5Y-1.2Nd-0.5Zr alloy at different temperatures”近期發表在MaterialsScience and Engineering A。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921509320302938
通過動態壓縮實驗可知，流變應力隨溫度的升高而減小，隨應變率的增大而增大，表現出正應變率的增強作用。此外，所有曲線均顯示連續變化，沒有出現屈服平臺。形變硬化機制主要由金字塔形的滑移控制，並伴隨著如拉伸孿晶、基地滑移等機制，而形變軟化機制僅由晶界的部分動態再結晶控制。在不同溫度下的整個變形過程中，發現軟化機制始終伴隨著硬化過程。即使在573 K時，也無法獲得完全的再結晶組織，並且直到變形結束之前硬化始終占主導地位。
圖1應變速率為1500 s-1和溫度不同的Mg-7Gd-5Y-51.2Nd-0.5Zr合金的EBSD圖
圖2 Mg-7Gd-5Y-1.2-0.5Zr合金在1500s-1應變速率下在不同溫度下的再結晶分佈（a）293K；（b）373 K；（c）473K；和（d）573K
圖3 Mg-7Gd-5Y-1.2Nd-0.5Zr合金的TEM圖像，應變速率為1500s-1，溫度為293K
圖4 在不同溫度下，應變率為1500s-1時的真實應力-應變曲線和擬合曲線
結合上述變形機理的分析，研究人員建立了該合金優化的Johnson-Cook本構模型，並建立了一個適用於不同溫度下高應變速率變形的方程。所得模型與實際測試結果吻合得比較好。（文：33）
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