《含鋁鎂合金中針狀稀土相球化機制及其控制》是依託鄭州大學，由李慶奎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：含鋁鎂合金中針狀稀土相球化機制及其控制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李慶奎
- 依託單位：鄭州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
稀土合金化已成為提高鎂合金性能的重要途徑。但含鋁鎂合金中稀土相的針狀形態嚴重製約著合金機械性能特別是塑性和強韌性的有效提高。如何將針狀相球化，是當前亟待解決的問題。本項目採用液淬技術獲得稀土相析出、形核、長大各階段的試樣；利用TEM、高分辨SEM、電子探針等手段，以及相結構鑑定、形貌觀察、定量金相等方法，分析針狀稀土相與前期工作得到的球狀稀土相之間及其它不同形態稀土相之間形核孕育期、形核次序、分布與數量，溶質溶解、擴散與分布，晶核結構、生長取向，長大機制等不同特性及其與變質元素性質之間的本質聯繫；藉助Miedema等熱力學模型分析稀土相形核熱力學。通過以上熱力學、動力學分析，確定決定針狀相球化的關鍵因素，揭示針狀稀土相的球化機制。在此基礎上，最佳化稀土相球化劑成分，對稀土相的形態實現有效控制，為高性能球狀稀土相含鋁鎂合金的成分設計與製備提供理論依據，並豐富金屬材料第二相球化理論。
結題摘要
本項目對AZ31+1%RE合金中針狀稀土相形成機理、針狀相的球化及其機理、球化劑的最佳化進行了系統研究，主要結果如下：（1）熱力學計算結果表明合金體系中Al-RE混合焓最小， Al11RE3作為領先相在976.81K時優先析出；晶面錯配度的計算結果顯示Al11RE3不能作為基體相的異質形核核心，故其沿晶界分布；針狀稀土相由Al-Al11RE3共晶反應生成，晶型為正交點陣，優先生長方向是[01-1]。（2）AZ31+1%RE合金中加入1wt%的Sb後，長度為20～50μm的針狀相基本被直徑5μm左右的球狀RE-Sb相取代。熱力學計算和液淬試驗結果表明RE-Sb相優先於Mg-Sb相和Al-RE相形核長大，Sb對針狀稀土相形貌的改善是相選擇的結果；晶面錯配度的計算結果表明CeSb相可作為鎂基體形核襯底，故分布於晶粒內部； {111}、{100}、{110}晶面生長為近球狀多面體CeSb相的顯露面。（3）針狀稀土相的球化劑最佳化為無毒性的Al-P中間合金，最佳加入量為2.5wt%，合金屈服強度、延伸率與原來相比分別提高9.8%和23.7%。 AlP相的{111}面和Al11Ce3相的{112}面晶格錯配度δ=0.78%，AlP相可作為Al11Ce3 相的異質形核核心，改變針狀相的形貌。綜上所述，本項目確定了針狀稀土相球化的關鍵因素，實現了對針狀稀土相的有效控制，並對球化劑成功進行了最佳化，可為高性能含鋁鎂合金的設計與開發提供理論指導。
