关键词： 镁合金   镁基复合材料   热挤压   微观组织   织构   力学性能  

摘要： 本文保持Ca、Al总质量分数4.8 wt.%,制备了Mg-x Al-(4.8-x)Ca-0.6Mn(x=4,3,2.4,2.0 wt.%)合金。基于此,通过添加TiC(0.5 wt.%),制备了纳米TiC/Mg-Al-Ca-Mn复合材料,并对铸态合金和复合材料进行热挤压变形。系统地研究了Ca/Al比及纳米TiC对铸态和挤压态Mg-Al-Ca-Mn合金及TiC/Mg-Al-Ca-Mn复合材料的微观组织及力学性能的影响。研究结果表明,铸态Mg-Al-Ca-Mn合金中存在α-Mg晶粒和AlMn相。随Ca/Al比的增加,其晶粒尺寸逐渐减小;沿晶界分布着的第二相由块状的MgAl相转变为半连续网状分布的AlCa相以及连续网状分布的(Mg,Al)Ca相和MgCa相。随着Ca/Al比的增加,铸态合金的屈服强度(TYS)逐渐增加,而抗拉强度(UTS)和延伸率(EL)趋于降低。添加TiC后,随着Ca/Al比的增加,铸态TiC/Mg-Al-Ca-Mn复合材料的晶粒尺寸明显比铸态合金的晶粒尺寸更细小。铸态复合材料的TYS高于铸态合金的TYS,这主要是细晶强化、Orowan强化以及第二相强化共同作用的结果。经不同工艺热挤压后Mg-2.4Al-2.4Ca-0.6Mn(AXM2206)合金的晶粒显著细化,同时有纳米AlCa相的动态析出。随着挤压速率或挤压温度的升高,动态再结晶(DRX)的体积分数(V)和动态再结晶的晶粒尺寸(d)逐渐增大,TYS、UTS逐渐降低而EL和断裂韧性值逐渐升高。在270℃&0.1 mm/s工艺下挤出的AXM2206合金呈现出优异的力学性能,TYS为～330.9 MPa,UTS为～356.0 MPa,EL为～7.2%,断裂韧性值为25.63 KJ/mm。随着Ca/Al比的增加,挤压态Mg-Al-Ca-Mn合金的V和d均逐渐减小。同时,挤压态不同Ca/Al比的合金均表现出典型的基面纤维织构特征,随着Ca/Al比的增加,晶粒的择优取向从<11-20>转变为<10-10>。随着Ca/Al比的增加,挤压态Mg-Al-Ca-Mn合金的TYS和UTS逐渐增加,而EL和断裂韧性值逐渐降低。经不同工艺热挤压后TiC/Mg-2.4Al-2.4Ca-0.6Mn(TiC/AXM2206)复合材料的晶粒显著细化,同样有纳米AlCa析出相的动态析出。随着挤压速率或挤压温度的升高,V和d逐渐增大,TYS、UTS逐渐降低而EL逐渐升高。在270℃&0.1 mm/s的热挤压工艺下挤出的TiC/AXM2206复合材料呈现出优异的力学性能,TYS为403.3 MPa,UTS为415.9 MPa。随着Ca/Al比的增加,挤压态TiC/Mg-Al-Ca-Mn复合材料的V和d均逐渐减小。挤压态复合材料均表现出典型的基面纤维织构特征,随着Ca/Al比的增加,(0002)基面织构呈现先增强后减弱的趋势。随着Ca/Al比的增加,挤压态复合材料的TYS和UTS逐渐增加,而EL值逐渐降低。TYS的增加主要归因于热挤压变形后,细晶强化、第二相强化、热错配强化以及Orowan强化等的协同作用。本研究对微合金化超高强镁合金及镁基复合材料的开发、微观组织的调控以及力学性能的提升具有十分重要的理论指导意义。

关键词： AZ31B镁合金   疲劳行为   超声表面滚压   塑性变形   晶粒细化  

摘要： 镁合金具有比强度、比刚度高等特点，可以满足航空、航天、高铁、汽车等领域对零部件的轻量化和环保化提出的严格要求，有着广泛的应用前景。然而，其较差的抗疲劳损伤能力是制约其广泛应用的主要因素。因此，提高镁合金的抗疲劳性能是镁合金研究的重要方向。超声表面滚压处理(USRP)作为表面机械滚压的延续技术，能够改善材料的表层组织结构，增加显微硬度和降低表面粗糙度，并且通过在材料表层引入一定的残余压应力值，提高其抗疲劳损伤能力。本文提出利用超声表面滚压技术对热轧状态AZ31B镁合金进行表面处理，从而延长其疲劳寿命，研究对于扩大镁合金的应用具有重要的意义。　　对AZ31B镁合金进行的超声表面滚压处理，能在AZ31B镁合金表面产生剧烈的塑性变形，并引起连续的动态再结晶，从而细化晶粒。利用EBSD、X射线衍射仪、显微硬度仪、表面粗糙度仪等分析测试手段对超声滚压前后试样的表面组织、显微硬度和降低表面粗糙度变化进行了分析。　　XRD结果表明，试样在USRP后并没有产生新的相。但是，相较于未处理试样，USRP试样XRD图谱的衍射峰高明显降低，半高宽明显变宽。随着滚压量的不断増大，试样的表层平均晶粒尺寸逐渐减小，晶粒细化层深度也不断增大。塑性变形层深度达到600μm时，与显微硬度在深度方向上的分布相对应。表面超细化晶粒层厚度可达180μm，晶粒直径为2~7μm。在600μm范围内试样表面形成了大量的拉伸孪晶。试样表面显微硬度值在84HV10g，与显微硬度值为60HV10g的精车试样相比，USRP试样的显微硬度提高40%。USRP能显著降低AZ31B镁合金的表面粗糙度。当滚压量为0.54mm时，USRP试样的表面粗糙度值最小，为0.140μm;与精车试样的表面粗糙度值Ra为3.900μm相比，降低96.4%。　　USRP前后AZ31B镁合金拉伸性能结果表明：精车试样和USRP试样的屈服强度分别为125MPa和160MPa，在室温下提高了28%。弹性变形阶段热弹性效应导致试样表面温度降低，随后塑性变形以及加工硬化阶段，非线性变形造成材料温度开始升高。在温度曲线下降阶段，精车试样处于USRP试样上方，即与精车试样相比，USRP试样表面温度下降的更多;在温度曲线上升阶段，精车试样仍然处于USRP试样上方，表明与精车试样相比，USRP试样表面温度上升的更少，塑性变形产热少。超声表面滚压处理强化镁合金试样表层组织抗静载性能;同时，超声表面滚压处理在镁合金试样表层形成的梯度结构在拉伸过程中对中心组织起到保护作用。接收到的材料具有典型的{10(1)0}-{11(2)0}织构，USRP诱导试样表面400μm范围内的晶粒发生连续动态再结晶，晶粒的取向更加随机，拉伸试验将厚度为25mm的轧制AZ31B镁合金的织构类型由板织构{10(1)0}-{11(2)0}变为丝织构{10(1)0}。　　经过超声表面滚压处理，AZ31B镁合金镁合金的疲劳极限从65MPa提高到70MPa，提高了7.7%;在90MPa载荷作用下，母材试样疲劳裂纹源处于试样表面，USRP试样的疲劳裂纹源处于试样表面以下约200μm~300μm处。USRP技术可以促使AZ31B镁合金疲劳裂纹源向内部转移。

关键词： 机械锤击   AZ31B镁合金   表面纳米化   耐磨性   耐腐蚀性  

摘要： AZ31B镁合金不仅具有减震性好、密度低、比强度高,弹性模量与人体骨骼相近的优点,还具有优异的生物相容性、机械学性能、成骨性能和安全性能,现已成为生物医用可植入材料领域不可多得的热门材料。但美中不足的是AZ31B镁合金在人体内环境中耐磨性和耐腐蚀性较差,在不改变镁合金原有的优异特性基础上提升镁合金表面性能已成为该领域的研究热点。表面纳米化是提升金属耐腐蚀、耐磨损的有效方法之一,本文运用“机械锤击+退火”方法对AZ31B镁合金材料进行了表面纳米化处理。以AZ31B镁合金为研究对象,研究分析了机械锤击时间和退火温度对AZ31B镁合金表面纳米化和显微硬度的影响,以及表面纳米化处理前后AZ31B镁合金耐磨、耐腐蚀性能的变化。主要研究成果如下:（1）采用单因素实验法,对机械锤击+退火处理前后样品的XRD衍射数据、金相组织、显微硬度进行比较分析。结果表明,机械锤击+退火处理后AZ31B镁合金实现了表面纳米化。在一定范围内,随着锤击时间增加,样品表面晶粒尺寸不断减小,塑性变形层厚度不断增大;随着退火温度的提高,样品表面晶粒尺寸先减小再增大。机械锤击15min+300℃退火条件下,样品平均晶粒尺寸最小、硬度最高,分别为35.39nm、142HV。AZ31B镁合金表面纳米化后,表面显微硬度提高,且与晶粒尺寸之间满足Hall-Petch关系。（2）利用CMT-I型试验机对AZ31B镁合金样品进行摩擦磨损实验,并借助销盘磨损模型进行仿真分析。结果表明,AZ31B镁合金的磨损量随法向载荷和磨损时间的增加逐渐增大,机械锤击+退火处理明显提高了AZ31B镁合金的耐磨性能。材料表面耐磨性的提高主要归因于表面纳米化以及残余压应力的引入。其中,锤击15min的样品相对耐磨性提高了1.23倍,机械锤击15 min+300℃退火条件下样品耐磨性能最好,相对耐磨性提高了2.67倍,摩擦系数明显降低。（3）借助PARSAT 4000和蔡司显微镜对机械锤击+退火处理前后的AZ31B镁合金耐腐蚀性能进行表征。结果表明,机械锤击+退火处理后AZ31B镁合金腐蚀速率下降,腐蚀倾向减小,耐腐蚀性能明显增强。机械锤击后样品腐蚀电流密度明显下降,退火处理后样品腐蚀电位明显右移。材料表面耐腐蚀性的提高主要归因于表面纳米化后活性增强,钝化膜质量得到提高。其中,机械锤击15min+300℃退火条件下样品耐腐蚀性能最好,腐蚀电流密度降低了94.4%,腐蚀电位右移了0.223V。

关键词： 激光喷丸强化   生物医用镁合金   耐腐蚀性能   摩擦磨损   微动磨损   显微组织   纳米晶  

摘要： 镁合金内固定接骨板在可植入性医疗器械中的腐蚀性能和摩擦磨损性能值得关注。本文采用不同激光功率密度研究了激光喷丸强化对镁合金ZK60表面参数特性、腐蚀性能、摩擦学性能、显微组织和力学性能的影响。对表面三维形貌、粗糙度,显微硬度,金相组织,残余应力和相变情况进行了表征。通过模拟体液浸泡腐蚀试验、电化学试验和摩擦磨损试验探究了不同激光功率密度对镁合金腐蚀性能和摩擦磨损性能的影响。使用配有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)观察并分析了腐蚀形貌、腐蚀产物、磨损形貌、磨屑的元素组成。利用透射电镜(TEM)对显微组织进行了观察和分析,对拉伸性能进行了检测并观察了断口形貌,确定了断裂机制。在本论文研究范围内可得到以下结果。表面参数特征结果表明表面粗糙度、显微硬度值、晶粒数目、残余压应力随激光功率密度的提高而增加。粗糙度从最初的0.32μm增加到3.6μm、6.273μm和9.3μm。表面显微硬度从最初的HV76.9增加到HV90.6、HV99.2和HV106.9,硬度值分别提高了17.8%,29%,39%。激光喷丸强化细化了表面金相组织,晶粒数量从1045增加到1280、1250、1461。表面残余应力可分别达-82MPa、-95MPa、-106MPa。激光喷丸强化并不诱导镁合金产生相变。模拟体液浸泡腐蚀试验表明激光喷丸试样的腐蚀速率降低,就腐蚀量而言,激光喷丸强化试样的耐腐蚀性分别提高了52.1%,45.1%和49%。激光喷丸强化可以提高镁合金的耐点蚀性,抑制裂纹的萌生和扩展。激光喷丸试样表面钙和磷元素沉积的增加有利于进一步提高生物相容性。腐蚀电位从最初的-1.3884V分别增加到-1.2256V、-1.1707V和-1.1094V,腐蚀电流密度从1.378×10A/cm减小到1.267×10A/cm、1.23×10A/cm和1.196×10A/cm,腐蚀倾向最大降低了20.1%。变载荷干滑动磨损试验结果表明激光喷丸强化可降低镁合金的摩擦系数、磨损量和磨损率,激光喷丸强化可以提高在较高载荷下的耐磨性。微动磨损试验结果表明在干摩擦条件和SBF润滑条件下镁合金的摩擦系数降低不显著,但最大磨损体积分别减少了67.4%和73.4%。激光喷丸强化可以显著降低镁合金的黏着磨损、氧化磨损以及在SBF中的微动腐蚀。粘着磨损和氧化磨损是原始镁合金的主要磨损机理,而激光喷丸强化试样的磨损机理主要是磨粒磨损。TEM显微组织结果和拉伸试验结果表明,激光喷丸强化可诱导镁合金表面晶粒纳米化,细晶粒强化和第二相粒子对位错的钉扎强化效应共同增强了镁合金的力学性能,使屈服强度和拉伸强度分别提高了15.02%和10.6%。激光喷丸强化后等轴韧窝的数量增加且韧窝尺寸减小,激光喷丸前后的断裂机制均为韧性断裂和脆性断裂。利用Abaqus软件模拟了1.19GW/cm、1.99GW/cm和2.79GW/cm激光参数喷丸强化镁合金所产生的残余应力场。结果表明,表面平均残余应力值分别为-90MPa、-100MPa和-120MPa左右,产生的残余应力层的深度分别为500μm、600μm和700μm左右,与实际测量的残余压应力值有较好的吻合性。

关键词： 镁合金   铝合金   异种焊接   金属间化合物   中间层  

摘要： 随着近年来工业发展的突飞猛进,轻量化合金的应用范围越来越广,特别是在交通运输行业,人们对减轻运输工具重量和提高燃油效率的需求越来越大。异种镁合金和铝合金在现代工业化发展中的应用越来越广泛,镁/铝合金的焊接问题已成为迫切需要解决的问题。本文首先通过对镁/铝直接电阻点焊的研究发现,直接点焊接头的最大拉剪力只有1.45 KN,断口能谱及物相分析的结果表明:镁/铝侧点焊接头断口主要以准解理断裂或解理断裂为主,镁、铝两侧断口均有AlMg金属间化合物生成,这说明了镁/铝直接电阻焊接头断裂于镁/铝金属间反应化合物层,因而仅从调整焊接工艺参数的方向出发,难以得到符合实际应用的高效优质焊接接头。基于上述分析,论文在镁/铝之间增加了CoCrFeMnNi高熵合金中间层进行电阻点焊试验研究,通过合理设计正交试验方案,得到了加中间层电阻点焊的最佳焊接工艺参数为电极压力3.6 KN,焊接电流12 KA,焊接时间22 ms,在此工艺参数下,基于高熵合金CoCrFeMnNi中间层的镁/铝电阻点焊接头的拉剪力最大可达到2.21 KN,较直接点焊增加了50%。点焊接头中心部位的显微硬度为204 HV,较未加入高熵合金中间层点焊接头中心区域处显微硬度值降低了28%,这是加入高熵合金中间层后,点焊接头区域处脆性金属间化合物生成量减少的结果。通过点焊接头铝一侧断口区的形貌可以看到,断口形貌呈现出具有撕裂状花纹的韧窝,镁一侧断口区域解理面中含有大小不一的韧窝,这表明添加了CoCrFeMnNi高熵合金中间层以后,点焊接头断裂方式由直接点焊的脆性断裂转变为韧性断裂。镁一侧断口处由镁基体、高熵合金基体以及AlMg相等组成,铝一侧断口处由Al基体、AlMg相构成。由于CoCrFeMnNi高熵合金中间层的填加,有效的防止了大量液态母材金属直接接触,因此在点焊熔核区域不会生成大量金属间化合物,从而使得接头的力学性能有所改善,获得了具有一定强度的焊接接头。

摘要： 专利申请号:2021103797735公布号:CN112871439A申请日:2021.04.08公开日:2021.07.20申请人:西北工业大学;西北有色金属研究院一种使镁合金化学成分和显微组织均匀的熔炼炉及熔炼方法。熔炼炉中,模具的外表面套装有模具加热装置。在气动连杆的上端套装有冷却套管。熔炼时对镁合金原料熔液搅拌,

关键词： 镁合金   微观组织   力学性能   腐蚀行为   生物相容性  

摘要： 在临床应用中,由于牙体缺失后牙槽骨的吸收萎缩,牙周病,肿瘤,外伤等因素,导致牙槽骨在水平向和垂直向的骨量不足,这在很大程度上限制了种植修复的应用。引导骨再生技术(GBR)是目前治疗牙槽骨骨量不足的有效方法,其中生物屏障膜扮演着十分重要的角色,其机械强度、降解速率、生物相容性等综合性能是影响患者治疗安全性和成骨有效性的主要因素。常用的不可吸收膜的弹性模量与人体骨的差异较大,会产生“应力遮挡效应”,而可吸收生物膜机械性能较差,难以保障成骨空间,因此可降解金属生物膜越来越受到学者们的关注。镁合金因具有与人体骨接近的力学性能、特有的可降解性、以及良好的生物相容性,有望取代传统的生物屏障膜。但镁合金的降解速率与人体骨愈合速率难以匹配、机械性能有待进一步的提升而限制了其广泛应用。目的:本文采用半连续铸造的方法制备了不同钙含量的镁锌钙合金,并对其微观组织、机械性能、耐腐蚀性能以及生物相容性能进行检测分析,为后续的体内实验和临床研究提供理论基础。方法:采用半连续铸造法制备4种不同钙含量的镁锌钙合金材料,对制备出的镁锌钙合金,通过SEM观察,XRD相组成,拉伸测试,电化学腐蚀等实验检测其微观组织,机械性能及腐蚀性能。随后通过体外细胞实验,采用CCK-8,活死细胞染色,细胞黏附,碱性磷酸酶(ALP)染色及活力检测,免疫印迹等实验研究4种镁合金的生物相容性及体外成骨潜力。结果:1.通过微观组织和力学性能测试,发现Mg-4Zn-0.5Ca合金展现出最佳力学性能,屈服强度达到261MPa,抗拉强度可达到300MPa。2.通过对4种镁锌钙合金的电化学极化曲线分析,发现4种镁合金在Hank’s模拟体液中腐蚀速率差异不大。3.通过利用合金或其浸提液对MC3T3-E1细胞的生物学行为进行相关实验研究,发现4种合金均无毒性,均能够促进MC3T3-E1细胞的增殖,揭示镁合金在体外具有良好的生物相容性。通过ALP染色和ALP活力测试表明镁合金具有促进MC3T3-E1细胞成骨分化的潜能。免疫印迹实验得出Mg-4Zn-0.5Ca合金可促进MC3T3-E1细胞BMP-2,COL-1以及OCN成骨标志蛋白的表达。不同钙含量的镁合金中Mg-4Zn-0.5Ca对MC3T3-E1细胞的增殖,黏附,蛋白表达作用最为明显。结论:Mg-4Zn-0.5Ca材料具有良好的机械性能,适宜的腐蚀速率,优秀的生物相容性,存在极好的成骨潜能。本文为镁合金体内实验和临床研究提供理论基础,Mg-4Zn-0.5Ca镁合金有望成为新型医用骨植入材料。

关键词： 复合敷料   粘附   抗菌   生物相容性   烧伤  

摘要： 创伤敷料在伤口护理、愈合以及功能恢复方面发挥了重要作用。然而,大多数敷料难以在湿润的环境下与伤口紧密贴合,因此很难发挥伤口组织渗液吸收功能,同时影响了敷料负载活性成分的释放和吸收。此外,单一功能的敷料也难以满足伤口在整个愈合过程中的需求。本课题受海洋生物贻贝水下粘附的启发,制备了多巴胺改性透明质酸（DOPA-HA）,并以其和明胶为基底材料,制备了一种具有良好粘附性能的多功能复合海绵敷料。本课题对所制备的海绵敷料的物理性能、抗菌性能、生物相容性、抗氧化性能、止血性能以及促愈合功能等进行了系统研究,主要内容如下:（1）复合敷料的制备与物理性能表征。通过多巴胺上的氨基与透明质酸的羧基发生酰胺化反应制备DOPA-HA,然后利用酪氨酸酶交联DOPA-HA和明胶,制备复合敷料基质（DHGT）。随后,通过加载抗菌剂—聚六亚甲基双胍（PHMB）和促愈合药物—二氧化钛纳米颗粒（Ti ONPs）得到功能化复合敷料（DHGT+PHMB+Ti ONPs）。采用红外光谱和核磁氢谱表征材料修饰和交联反应结果;通过吸水率、溶胀率、水蒸气透过率等实验证明所制备的复合敷料具有良好的水蒸气交换和吸收性能;通过压缩和拉伸实验,表明复合敷料的抗压缩能力随着明胶含量的增加而增加,具有良好的抗压缩能力、较强的拉伸强度和柔韧性,能够满足临床医学对创面敷料的基本要求;通过体外剪切实验和剥离实验,表明复合敷料对机体具有优良的亲和力和粘附性。（2）复合敷料的抗菌、抗氧化和生物相容性评价。体外药物释放实验表明,在第24 h,加载在敷料中的PHMB释放了65.14±1.45%,Ti ONPs释放了70.65±1.89%;抗菌实验证实复合敷料能够有效地抑制金黄色葡萄球菌（***,ATCC29213）、大肠杆菌（***,ATCC8739）和铜绿假单胞菌（***,ATCC27853）的生长和增殖,具有广谱抗菌活性;通过MTT实验、死/活染色实验、划痕实验,表明复合敷料具有良好的生物相容性,可有效的促进小鼠成纤维细胞（3T3-L1）和人肺微管内皮细胞（HPMEC）的增殖和迁移;此外,DPPH自由基清除结果表明该敷料具有良好的抗氧化性能。（3）复合敷料止血以及体内抗菌和促愈合功能评价。通过构建Sprague-Dawley（SD）大鼠肝脏出血模型,证明了复合敷料具有出色的组织粘附性,能够在出血部位形成网状屏障,从而快速止血;通过构建SD大鼠烧伤感染模型,从伤口愈合的宏观情况和组织形态学分析,表明相比较Tegaderm组和留置针贴组,所制备的复合敷料可以显著加快烧伤皮肤组织的愈合进程、促进组织再上皮化以及提高胶原蛋白的沉积水平;同时,免疫组化结果表明,该复合敷料能够有效地调节肿瘤坏死因子、白介素10等炎症因子的表达,促进血管生成,从而加速创面愈合进程。综上所述,本课题所制备的复合海绵敷料具有较强的机械性能、优异的组织粘附性和广谱抗菌活性,能够促进细胞的增殖和迁移,并能促进烧伤感染创面的愈合。因此,该复合敷料在创伤修复方面有巨大的应用潜力。

关键词： 循环镦粗挤压工艺   ZK60镁合金   微观组织   织构   强韧化机制  

摘要： 在航空航天、国防军工等领域,高端装备对于轻量化有着强烈的需求。镁合金是目前最轻的金属结构材料,应用镁合金可以有效地降低装备的结构质量。同时镁合金具有很高的比强度和比刚度,而且其电磁屏蔽效果好、阻尼减震性佳与可回收等特点,使得镁合金在航空航天等行业成为最佳的轻量化用材。然而,镁合金的密排六方晶体结构与有限的滑移系,使其在室温下塑性较差,力学性能相对较低,极大地限制了镁合金的应用。塑性成形是同时提升镁合金材料强度与塑性的有效途径。但镁合金材料塑性变形条件苛刻,传统变形单次变形量过大,易造成材料开裂。因此,为解决镁合金材料塑形成形过程中成形性与强韧性相驳斥的难点问题,提出了一种循环镦粗挤压的工艺方法,通过多次累积反复的小应变量塑性变形,使其最终获得较大的累积应变量,实现晶粒细化,提高材料力学性能。本文以ZK60镁合金为研究对象,通过OM、SEM、EBSD等分析手段研究了ZK60镁合金分别在等温、降温条件下循环镦粗挤压过程材料微观组织演变规律及其细化机制、织构演变规律及第二相的分布特征,结合力学性能测试建立了组织对性能的影响规律,探索了最佳热处理工艺,阐明了ZK60合金在循环镦粗挤压变形工艺中的强韧化机制,为循环镦粗挤压工艺在镁合金的工业化应用中提供理论依据与技术支撑。主要研究结论如下:1.在组织、织构演化及其力学性能响应方面,合金在循环镦粗挤压变形不同道次后的力学性能均出现了先升高,达到峰值后有所下降的趋势,等温工艺中强度峰值出现在3道次变形后,且此时的塑性及边芯均匀性最佳(边部:抗拉强度297.5MPa,屈服强度176.4MPa,断后伸长率21.7%;芯部:抗拉强度290.5MPa,屈服强度161.1MPa,断后伸长率20.1%),降温工艺中强度峰值出现在2道次变形后(边部:抗拉强度294.8MPa,屈服强度169.9MPa,断后伸长率17.1%;芯部:抗拉强度287.2MPa,屈服强度154.7MPa,断后伸长率18.4%)。等温及降温循环镦粗挤压工艺有效细化了组织,组织呈明显的项链状双峰分布,晶粒细化趋势均随道次的增加而逐渐减小。等温循环镦挤工艺的细化机制初期表现为以晶界弓出形核为主导的DDRX机制,随着变形的不断进行,还观察到了CDRX机制的发生;而降温循环镦挤工艺由于后续变形温度的降低,以孪生诱导动态再结晶机制为主导并辅以CDRX机制,两者共存的方式完成了组织的细化。等温及降温工艺中细化机制的不同导致了组织上的差异,进而使两者变形后的力学性能有所不同。变形后的最佳热处理参数均为170℃x20h,组织在时效过程中均没有发生明显的晶粒长大,合金的性能变化更多的是由析出相所决定的。降温变形试样时效处理后提升的强度更多,可归结于变形温度降低导致组织中保留了更多的亚结构,促进了析出相的形核,时效强化效果更为显著。在织构类型上,发现了于<1011>到<1012>与<2111>到<2114>之间呈弧形分布的“类稀土织构”,边部组织由于引入了摩擦阻力的影响,在形成速度上较芯部存在一定的滞后性,且由于再结晶晶粒的出现削弱了变形织构的强度,有效降低了整体的织构强度。2.在强韧化机制方面,循环镦粗挤压工艺虽然细化了晶粒组织,但相应的屈服强度却没有如理论上显著提升,主要由于“类稀土织构”的出现提高了整体的Schmid因子,增长趋势随道次增加而逐渐放缓,基面滑移Schmid因子的增加表明沿ED方向进行室温拉伸时,大多数晶粒发生基面滑移的难度随道次的增加而逐渐下降,这也将导致试样沿轴向的屈服强度随道次增加而降低,而塑性得到改善。在循环镦粗挤压变形中,织构软化现象的发生不可避免,但可以通过细晶强化等其他强化手段一定程度上削弱织构软化所带来的影响,从而在提升强度的同时改善塑性,完成合金的强韧化。此外织构强度的随道次逐渐弱化,同时也改善了合金的各向异性。析出于细晶区的纳米相阻碍了位错的运动,但各道次变形后的第二相体积分数最大值仅在2%左右,使得这种强化效果并不明显,第二相的作用更多地体现在对细小再结晶晶粒的钉扎效应。合金在循环镦粗挤压变形后的力学性能演化是由细晶强化、位错强化、第二相强化、织构软化等多重因素综合作用的结果,每个强化或软化机制之间存在着相互竞争的关系,所占权重的不同又会导致材料各项力学性能的上升或下降。