尹冬弟副教授《Int. J. Plast.》：揭示镁合金拉压不对称性新机制

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镁合金作为最轻的金属结构材料，具有低对称的HCP晶体结构，从而表现出与立方金属不同的拉压不对称性，不利于后继的塑性成型，也极大地影响构件设计和实际服役。深入理解进而调控拉压不对称性是突破镁合金应用瓶颈的关键，而对微观变形模式激活规律的厘清更是关键的关键。学界普遍认为孪生的极性和强织构导致了镁合金的拉压不对称性，这一观点也得到了无数实验和理论上的支持，但是依然存在一些疑问，比如，一些无织构的铸造镁合金也存在显著的拉压不对称性；某些镁合金在特定变形条件下表现出异常的反拉压不对称性（压缩屈服强度>拉伸屈服强度）；添加稀土元素可显著降低拉压不对称性，但对其变形机制的激活却存在争议。
        近日，我院尹冬弟副教授，硕士生龙丽君，黄广号等通过系统地定量研究稀土Y元素含量对Mg-Y挤压板材室温拉压不对称性及对应各滑移/孪生激活规律的影响，构建了微观变形机制与宏观力学行为之间的关系，发现了反常的反拉压不对称性并揭示了其机制，提出了单独靠弱化织构和抑制孪晶并不足以解释及调控拉压不对称性，必须要同时考虑角锥面<c+a>位错的不对称滑移行为，并从晶粒尺度揭示了<c+a>位错的non-Schmid行为。此研究打破了学界关于拉压不对称性机制的通常认知，为调控拉压不对称性提供新思路，加深了对低对称HCP结构金属材料的塑性变形行为的理解。相关工作以“Tension-compression asymmetry and the underlying slip/twinning activity in extruded Mg–Y sheets”为题发表在金属材料领域顶刊International Journal of Plasticity。论文主要合作者还包括南京理工大学周浩副教授（共同通讯），密歇根州立大学C.J. Boehlert教授，重庆大学郑江教授，上海交通大学王渠东教授。
        论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0749641920300589

图表摘要：Y溶质原子对镁合金宏观拉压不对称极微观的位错滑移/孪生机制的影响

        通过准原位位错滑移迹线和EBSD分析，系统并定量地研究了挤压Mg-(0~5wt.%)Y板材室温拉压不对称性力学行为及对应的晶粒尺度滑移/孪生的激活规律。研究表明，向纯Mg中添加0.5%Y可以显著降低拉压不对称性，但当Y含量增加到5%的时候，出现了异常的反拉压不对称性（压缩屈服强度>拉伸屈服强度）。随着Y含量增加，对拉伸和压缩来说，非基面滑移的相对活性（最高达31%）提高，孪生的活性显著降低。织构对滑移影响分析表明，Y导致的织构变化对角锥面<c+a>滑移影响不大，但有利于基面<a>滑移，不利于柱面<a>滑移。对比实验观察到的各滑移活性随Y含量的变化规律可知，Y含量增加可降低CRSSpyramidal <c + a>/CRSSbasal <a>和CRSSpyramidal <c + a>/CRSSprismatic <a>。通过构建宏观不对称性力学行为与微观的滑移/孪生活性可知，显著活跃的角锥面<c+a>滑移和可忽略的孪生是导致Mg-5Y板材反拉压不对称性的原因。对激活的角锥面<c+a>滑移应力分析表明，从统计上其滑移面受拉应力时比受压应力要更容易被激活。
        团队介绍：
        尹冬弟副教授在Int. J. Plast.，Metall. Mater. Trans. A，Mat. Sci. Eng. A等金属材料领域一流SCI期刊上累计发表论文30余篇，其中第一或通讯作者22篇（中科院1区8篇，2区9篇），引用800余次，h指数18（Google Scholar）。获得授权发明专利4项。主持国家自然科学基金青年项目1项，四川省国际合作项目1项，四川省应用基础研究项目1项。
       https://faculty.swjtu.edu.cn/yindongdi


       文章来源：南京理工大学
       周浩博士，1983年5月出生，现任南京理工大学副教授，江苏省双创博士，透射电子显微学专家。在上海交通大学材料科学与工程专业获得博士学位，并在美国北卡罗来纳州立大学留学两年（导师：Y.T. Zhu教授）。博士后工作在北京工业大学超显微学中心（合作导师：韩晓东教授）。主要研究方向为纳米材料强韧化及变形机理，原位透射电子显微学等。发表学术论文70余篇，其中，以第一作者或通讯作者在Science Advances, ActaMaterialia, Materials Research Letters, ScriptaMaterialia等期刊发表论文20余篇，论文总被引1130余次，h因子21。同时，担任Materials Research Letters,ScriptaMaterialia, Materials&Design等众多期刊的审稿人，国家自然基金函评专家。申请发明专利40余项，授权发明专利10余项。主持国家自然基金面上项目，国家自然基金青年项目及其他多项校企合作项目，并作为主要成员参与国家重点研发计划，国家自然基金重点项目研究。