摘要：本研究以Mg–9Gd–5Y–0.5Zr（wt.%）合金通过反向挤压制备的杯形件为研究对象，系统分析了不同区域微观结构的异质性及其对屈服强度的定量影响。通过结合电子背散射衍射（EBSD）分析、几何必需位错（GND）密度计算以及多机制强化模型，建立了改进的GM-H

本研究以Mg–9Gd–5Y–0.5Zr（wt.%）合金通过反向挤压制备的杯形件为研究对象，系统分析了不同区域微观结构的异质性及其对屈服强度的定量影响。通过结合电子背散射衍射（EBSD）分析、几何必需位错（GND）密度计算以及多机制强化模型，建立了改进的GM-HP模型，综合考量织构、晶界和位错强化效应。研究显示，杯体底部呈现混合晶粒结构与//ED织构，拐角处发生完全动态再结晶（DRX）形成细晶，而侧壁区域出现晶粒粗化；基底滑移为主导变形机制，棱柱滑移为辅，织构变化显著影响取向因子M（2.81–3.37）。GND密度与DRX程度呈负相关，范围在0.55–2.75×10¹⁴ m⁻²之间。GM-HP模型准确预测了各区域压缩屈服强度（R²=0.953），表明晶界强化贡献占总强度的50–70%，织构与位错进一步显著增强强度。该研究为镁合金微观结构设计与塑性成形工艺优化提供了重要理论依据。

本文创新地整合了Nye张量法计算GND密度与多晶统计等效取向因子，建立了GM-HP模型，实现了镁合金区域屈服强度与织构、晶粒尺寸和位错密度的定量关联预测。

图1：展示了反向挤压工艺示意图及取样位置分布，包括冲头与模具尺寸、不同变形区域的划分（I–VIII区），为后续微观分析与力学性能测试提供位置依据。

图2：通过GOS图区分再结晶与变形晶粒，显示各区域DRX程度差异明显，尤其是拐角与侧壁区域的晶粒细化与粗化趋势。

图3：展示了DRX与整体晶粒的尺寸分布直方图及平均尺寸，清楚呈现从底部到出口区域的晶粒演变规律。

图4：通过极图与反极图展示各区域织构类型演变，从//ED压缩织构逐渐转变为侧壁的⊥ED基底织构。

图5：压缩应力-应变曲线汇总各区域力学性能，显示Region IV强度最高（CYS=278.3 MPa），Region VIII最低（CYS=165.0 MPa）。

图6：滑移系统激活比率与Schmid因子分布图，表明基底滑移占主导，棱柱滑移为辅，织构影响各机制比例。

图7：GND密度分布图直观展示位错聚集区域，与DRX程度呈明显负相关。

图8：GM-HP模型预测与实验屈服强度对比图，显示高度一致性（R²=0.953），并分解了σ₀、σHP、σp的贡献。

该研究通过GM-HP模型成功量化了Mg–9Gd–5Y–0.5Zr合金杯形件各区域的屈服强度，明确晶界强化为主导机制（贡献50–70%），织构通过提高取向因子M显著增强其他强化效果，位错硬化在低DRX区域贡献超过20 MPa；微观结构演变受变形路径与DRX共同控制，基底滑移为主要变形机制，GND密度与再结晶程度负相关。

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来源：凯视迈精密测量