《提高變形鎂合金抗蠕變性能新方法的探索研究》是依託湖南大學，由陳吉華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：提高變形鎂合金抗蠕變性能新方法的探索研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳吉華
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對常規變形鎂合金抗蠕變性能差的研究現狀，提出採用多元微合金化的方法降低層錯能、抑制位錯交滑移；促進合金元素的偏析並形成取向可控的沉澱析出相以釘扎晶界和位錯；利用元素對空位的吸附作用以抑制擴散蠕變；利用表面活性元素在晶界的偏聚來降低晶界擴散速率。採用水冷金屬模在壓力場作用下鑄造成形以提高鑄坯冷速、擴大元素的固溶度和提高鑄錠的後續塑性成形能力，進而提高變形鎂合金的強度和抗蠕變性能。藉此探索一條提高變形鎂合金抗蠕變性能的新途徑。系統研究微量元素對鎂合金層錯能和沉澱析出相特徵（析出慣習面、尺寸和形貌）的影響以及互動作用機理，探討微量元素和層錯能對抗蠕變性能影響的作用機制，研究並揭示合金的複合強化機理，為製備工業化套用的低成本、熱穩定、抗蠕變的新型耐熱變形鎂合金材料提供科學基礎和實驗依據。
結題摘要
本項目針對常規變形鎂合金抗蠕變性差的現狀開展了採用水冷金屬模、壓力場作用成型和微合金化相結合的方法製備Mg-Zn-Sn基合金鑄錠用於後續塑性成形以實現複合強化效果的研究，項目完成情況良好，發表SCI論文8篇，培養碩士研究生5名，主要成果如下： 基於凝固條件對Mg-Zn-Sn基合金影響的研究，發現提高冷卻速率促進晶界化合物的形成並降低合金元素的固溶度，施加壓力則相反；二者共同作用能顯著提高室溫、高溫強度和塑性並改善軋製成形性。水冷銅模加壓鑄造是製備高性能鎂合金鑄坯的重要途徑，為後續成形用鑄坯製備方法選擇提供了依據。 基於鋅錫比對Mg-xZn-ySn-2Al-0.2Ca(x+y=9)合金影響的研究，發現鋅錫比影響化合物相形態與數量，其中鋅錫比為1和1/2時分別室溫和200℃強度最高；軋態和軋制時效態的強度和塑性等隨著鋅錫比增加呈現先升後降的趨勢。Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al合金是較好的成分配比，為合金基體成分選擇提供了依據。 基於微合金化對Mg-4.5Zn-4.5Sn-2Al鑄態合金的影響及其作用機理研究，發現：(1)少量Ca(≤0.6%)能有效細化晶粒和晶界化合物，促進晶界化合物析出且Ca含量較高時更顯著，顯著提高室溫、高溫強度和抗蠕變性。(2)0.1%Ti和0.1%Ti+0.02%B的作用與Ca類似，Ti+B細化最顯著。(3)少量Sr(≤1.0%)的細化作用與Ca類似，但抑制晶界化合物析出且Sr含量較高時更顯著，改善抗蠕變性。所有元素均降低高溫塑性。 基於微合金化對軋態合金的影響及其作用機理研究，發現：(1)0.2%Ca可細化孿晶和再結晶組織，提高孿晶密度和促進第二相析出，提高室溫和高溫強度。(2)Ti、Ti+B和Ti+Ca可細化再結晶晶粒和減少孿晶數量，降低軋製成形性。 基於微合金化和時效工藝對合金時效析出的影響與作用機理研究，發現：(1)少量Ca細化析出相併抑制Mg2Sn聚集長大；促進微孿晶的形成並證實Ca降低鎂層錯能的作用；促進晶內析出，提高室溫強度和塑性，高溫相反。(2)Ti+Ca提高室溫和高溫強度，Ti和Ti+B不能。(3)雙級時效可細化析出相、促進T字形相形成並提高室溫強度、塑性和組織穩定性。(4)少量Sr可細化析出相、增強時效強化效應，促進雙級時效態中形成高長徑比β1΄、T字形和類V字形相，為可熱處理強化耐熱鎂合金的研製提供科學依據。
