The evolution of texture and microstructure during the deformation of two Mg-based (+Al, Mn, Zn) alloys has been studied under various conditions of temperature and strain rate. The tested materials were taken from AZ31 and AM30 extruded tubes. The mechanism of recrystallization was investigated by using uniaxial compression, while twinning was studied under uniaxial tension testing. Uniaxial tension followed by annealing was also carried out in order to examine the potential of contraction and double twins for texture changes after recrystallization. Optical metallography, X-ray analysis and EBSD techniques were employed to study the texture and grain scale development.

The first part of the investigation focused on the misorientations that apply to the different mechanisms of new grain formation during the hot compression of magnesium alloy AM30. This approach led to the identification of three types of microstructural features produced during deformation at high temperature (350°C at a strain rate of 0.001s⁻¹). In the first, microbands were produced in grain interiors due to the accumulation of basal dislocations. Their orientation changes involve rotations of the basal planes to a more favorable orientation for glide, leading to geometric softening. In the second, two different types of DRX nuclei were observed, i.e. those formed i) by bulging and ii) by continuous dynamic recrystallization. Although visually distinct, the two mechanisms are formed as a result of dislocation-based processes that produce c-axis rotations toward the loading axis. The present observations indicate that new grain formation takes place in two separate stages. For low misorientation angles, the boundary character is consistent with the accumulation of basal dislocations. Once nuclei of the latter two types have formed, however, only those orientations belonging to the RD-TD fibre are able to grow. In this way, recrystallization leads to the retention of the main characteristics of the initial RD-TD texture.

The second part focused on the mechanisms associated with variant selection during contraction and double twinning. These twins are of practical interest since they have a high potential for texture randomization. For this purpose, magnesium alloy samples were deformed in tension at room temperature and a strain rate of 0.1s⁻¹. The variants were characterized with respect to the orientation of the parent grain rather than of its host primary twin. This approach led to a regrouping of the 36 possible variants into 4 sets, namely the S^A, S^B, S^C and S^D, consisting of variants that are geometrically equivalent. A statistical analysis revealed that the observed secondary twins were almost entirely of the S^A and S^D types (misorientations of 37.5º and 69.9º, respectively). The results indicate that the formation of contraction twins and the S^D type of double twins obeys Schmid’s law. On the other hand, even though the S^A variants are associated with significantly lower Schmid factors, they were observed to be the most common. This can be attributed to the ease of growth of this variant as well as to the very low associated accommodation strains. Similarly, the relative absence of the two other types of double twin variants (S^B and S^C) is explained by their geometrical configurations, which maximize the accommodation strain in the neighbouring matrix grains and minimize their potential for growth.

In the final part, the potential for decreasing the texture intensity generated during the bulk deformation of Mg alloys (AM30 and AZ31) was investigated using a combination of contraction twinning, double (secondary) twinning and static recrystallization. The results enabled the effects of initial texture and grain size on the texture and microstructural changes to be determined. A large number of twins was induced by tensile deformation at room temperature. Their volume fraction and the variants selected during straining were found to be largely responsible for the changes evident in the deformation texture. After recrystallization, most of the twin boundaries lose their character. The few that remain are contraction twins, indicating that the double twins recrystallize more rapidly. The new grains that form in the twinned regions were found to be of the order of few microns in diameter. However, these new grains do not expand into the matrix, so that the final texture is not changed significantly

L’évolution des orientations cristallographiques préférentielles et de la microstructure de deux alliages de magnésium, soit AZ31 et AM30, a été étudiée à des températures et à des vitesses de déformation différentes. Les échantillons des deux alliages utilisés ont été prélevés sur des tubes extrudés. Des essais de traction et de compression uniaxiales ont été effectués dans le but de comprendre les mécanismes à l’origine de la formation des macles et des grains recristallisés. L’effet de la recristallisation sur les macles primaires (ou de contraction) et secondaires (ou d’extension) a finalement été étudié afin d’en évaluer le potentiel sur le raffinement des grains et le changement de texture.

La première partie de l’étude porte sur les relations de désorientation qui sont associées aux joints de grain qui se forment durant la compression de l’alliage de magnésium AM30 à haute température (soit 350 °C, et à une vitesse de déformation de 0.001s⁻¹). Cette méthode de caractérisation a permis l’identification de trois types de composantes structurales. Premièrement, des microbandes se forment au centre des grains par l’accumulation de dislocations basales. Ces bandes produisent des rotations qui positionnent les plans de glissement basal de façon à faciliter le glissement des dislocations. Ainsi, un adoucissement géométrique est généré, ce qui a pour effet de diminuer la contrainte d’écoulement. Deuxièmement, la recristallisation engendre la formation de nouveaux grains aux joints des grains initiaux. Deux mécanismes de recristallisation sont observés :​ les nouveaux grains sont créés soit par la migration des joints de grain ou par recristallisation continue. Bien que visuellement distincts, ces deux mécanismes sont tout deux initiés par une accumulation de dislocations. Les résultats ont démontré que les nouveaux grains ayant une orientation similaire à celle des grains initiaux sont avantagés au niveau de la croissance. Ainsi, la recristallisation a tendance à retenir les orientations cristallographiques initiales.

La deuxième partie de l’étude porte sur la sélection de variante durant le maclage de contraction et secondaire. Pour ce faire, des essais de traction à température ambiante et à une vitesse de déformation de 0.1s⁻¹ ont été effectués sur un alliage de magnésium AM30. Les variantes de macle secondaire ont été décrites par rapport à l’orientation du grain initial plutôt que la macle primaire. De cette façon, il a été possible de regrouper les 36 variantes associées au maclage secondaire en quatre groupes géométriquement distincts, soit S^A, S^B, SC et S^D. Une analyse statistique de ces quatre groupes a démontré que seulement deux (S^A et S^D ) sont activés durant la déformation. Les résultats montrent que les macles secondaires de type S^D se forment sur les plans ayant le facteur de Schmid le plus élevé. Par contre, l’analyse révèle qu’un tel critère ne s’applique pas aux macles secondaires de type S^A. La formation de ces variantes est plutôt attribuable à une plus grande facilité de croissance et à une contrainte dite d’accommodation très faible. De façon similaire, l’absence des macles secondaires de type S^B et S^C est due à leur configuration géométrique particulière. Elle est associée à une très forte contrainte d’accommodement et à un faible potentiel de croissance.

En terminant, l’effet de la recristallisation des macles (primaires et secondaires) sur l’évolution de la texture a été analysé. Pour ce faire, deux alliages de magnésium (AM30 et AZ31) ont été utilisés afin de déterminer l’effet de la texture et de la microstructure initiales sur la texture de recristallisation. Il a été possible de générer une quantité importante de macles à partir d’essais de traction effectués à température ambiante. Les résultats montrent que la texture de déformation générée dépend de la fraction volumique des macles et de la sélection de variante. Les échantillons déformés ont ensuite été soumis à un traitement thermique. Les résultats montrent que les macles secondaires recristallisent plus rapidement que les macles de contraction. Les nouveaux grains ainsi obtenus ont un diamètre de quelques microns. Ces grains ne croissent toutefois pas dans les grains initiaux ;​ il n’est donc pas possible d’obtenir une diminution de l’intensité de la texture de déformation.