镁合金由于其密度低，在轻量化方面的潜在应用受到了广泛关注。然而，由于它们在室温下成形性差或强度低而受到了诸多限制。人们为改善其力学性能做了大量的工作。提高镁合金强度的策略包括固溶强化、晶粒细化、第二相强化等。结合使用这些强化机制，已经开发出几种高强度镁合金。如Pan等人报道了一种低合金Mg-2Sn-2Ca合金，其屈服强度高达440 MPa，证明晶粒细化有效地提高了镁合金的强度，同时保持了理想的塑性。晶粒细化后的硬化效应可用霍尔-佩奇(Hall-Petch)关系定量描述，k为Hall-Petch斜率。由晶粒细化引起的强化可理解为晶界能够阻碍滑移/孪生。在此过程中，k表示晶界障碍效应的大小。大量的研究证明k在镁合金中的织构依赖性，在热轧镁板中有密集的基底织构，然而稀土改性后的织构对镁合金k值的影响尚不清楚。
重庆大学的信运昌、黄光杰等人揭示了典型的Mg-2Zn-1Gd含稀土镁合金板的Hall-Petch关系，证实大量报道的k值织构依赖性，在这种含稀土镁合金中不存在，并分析了k织构依赖性低的机理。相关论文以题为“A weak texture dependence of Hall–Petch relation in a rare-earth containing magnesium alloy”发表在Journal of Materials Science& Technology。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.04.076
铸态Mg-2Zn-1Gd在400℃下热轧，厚度减少40%，然后冷轧厚度减少20%，最终厚度为3mm，在不同温度下进行退火，得到晶粒大小不同的试样，退火工艺及不同方向屈服强度见下表（RD-轧制方向；TD-横向）。
表1 退火制度及相应屈服强度
研究发现在Mg-2Zn-1Gd板中，虽然RD方向屈服强度和TD方向屈服强度之间存在很强的力学各向异性，但k对织构的依赖性较弱，RD方向的k值为276MPa μm1/2，TD方向的k值为280MPa μm1/2。k对织构的依赖性较弱，除了在RD和TD方向主要变形模式之外，还与附加变形模式的激活有关。对于TD方向拉伸时，除了主要的柱面滑移外，还会产生高比例的基面滑移；对于RD方向拉伸时，除了主要的基面滑移外，还会产生高比例的柱面滑移。这将导致RD方向和TD方向之间存在多种变形传递模式，且不同晶粒尺寸下两个方向之间存在相似的激活应力差，从而削弱了织构对跨晶界变形滑移的影响，因此RD和TD方向拉伸具有相似的k。
图1不同退火处理下Mg-2Zn-1Gd板的反极图和极图
(a)plate 1; (b) plate 2; (c) plate 3; (d) plate 4
图2 Mg-2Zn-1Gd板室温下沿RD和TD拉伸的真应力-应变曲线(a)RD方向拉伸(b) TD方向拉伸
图3 Schmid因子作为EBSD图中相对空间位置的函数和相应的SFs分布
图4 在(a) RD方向拉伸和(b) TD方向拉伸下，Mg-2Zn-1Gd板的基面滑移(B)、柱面滑移(P)和{101}孪生(T)的反极图
本文系统地研究了含稀土Mg-2Zn-1Gd板中织构对Hall-Petch关系的影响。由先前建立的方程k=2σdm′−1r1/2预测的kTD: kRD为1:1.2，与实验的1:1非常相似。表明该方程不仅适用于具有强织构的镁合金，预测k的织构依赖性，还适用于研究中k的织构独立性。本文为镁合金的开发提供了理论基础。
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