《準晶強化Mg-Zn-RE系鎂合金的熱力學基礎研究》是依託東北大學，由李洪曉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：準晶強化Mg-Zn-RE系鎂合金的熱力學基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李洪曉
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目的核心內容是實現對Mg-Zn-RE(RE=Gd, Nd, Y)系準晶強化合金中準晶相的熱力學穩定性判定。在研究溫度下無論最終確定準晶相為穩定態還是亞穩態，都是一個關鍵性的認識進步。研究內容主要包括：確定Mg-Zn-RE系準晶相穩定存在的溫度區間和成分範圍；確定準晶相結構隨溫度和成分的變化規律；精確測定準晶相在Mg基固溶體中溶解度及隨溫度的變化；確定富Mg角中與Mg基固溶體相關的相平衡關係等。研究方法主要包括：平衡組織的透射電子衍射結構分析、高分辨電子顯微像觀察，合金平衡組織微區成分分析與擴散偶-電子探針分析的精確對比等。通過上述研究進一步推進Mg基合金化的發展，建立準晶強化雙相Mg合金組織學的科學基礎。使力學性能更加優異的準晶強化Mg合金的研究與開發，建立在有自主智慧財產權，有充分科學根據的成分、組織、工藝制度的基礎之上。
結題摘要
本項目通過擴散偶法和合金平衡組織結構分析法、以及熱分析，確定了Mg-Zn-RE (RE=Gd，Nd，Y)系二十面體準晶的熱力學穩定性，明確了準晶穩態存在溫度區間、成分範圍以及準晶結構特徵的變化規律；獲得了Mg-Zn-RE(RE=Gd，Nd，Y)系富Mg角中鎂基固溶體與準晶等三元金屬間化合物的相平衡關係以及Mg基固溶體中的溶解度；並通過熱力學最佳化獲得了Mg-Zn-RE合金系完整、合理的熱力學數據；確定了具有不同組織的Mg-Zn-RE合金在不同變形速率下的變形行為，可為鎂基合金設計提供有力的理論支撐。主要研究成果包括： Mg-Zn-RE(Y，Gd)系在普通冷速下就可以獲得與Mg基固溶體共存的二十面體準晶I相。準晶I相還可與液相平衡共存；而且平衡態準晶的透射電子衍射譜呈現出更完美的5次對稱，表明從鑄態到平衡態二十面體準晶的晶體結構生長得更完整。可見準晶相是熱力學穩定相，而並非亞穩相。但在Mg-Zn-Nd系，以Mg基固溶體為基的鑄態合金中不能獲得二十面體準晶相；而且在各溫度下，二十面體準晶相也不能與Mg基固溶體平衡共存。 Mg-Zn-RE(Y，Gd)系中，335℃時鎂基固溶體(Mg)與三元化合物Z、H、W和X以及二十面體準晶I之間處於固態相平衡。隨著RE/Zn比增大，依次存在著三相區(Mg)+Mg7Zn3+Z、(Mg)+Z+I、(Mg)+I+H、(Mg)+H+W、(Mg)+W+X。 400℃時，起至Mg-Zn邊二元系的液相向三元系延伸，富Mg角存在著與液相相關的相平衡。Mg-Zn-Y系中三元化合物Z不再與鎂基固溶體(Mg)平衡共存；400℃等溫截面相圖中存在著三相區(Mg)+Liq+I、(Mg)+I+H、(Mg)+H+W、(Mg)+W+X。400℃時，Mg-Zn-Gd系三元化合物Z仍可與鎂基固溶體(Mg)平衡共存；Mg-Zn-Gd系富鎂角等溫截面相圖中依次存在著三相區(Mg)+Liq+Z、(Mg)+Z+I、(Mg)+I+H、(Mg)+H+W、(Mg)+W+X。 Mg-Zn-Y系準晶相I和Mg基固溶體可以平衡共存至約446.8℃；而Mg-Zn-Gd系則為427.5℃。 450℃時，液相區進一步擴大，只有三元化合物W和X可與(Mg)平衡。 在Mg-Zn-(Y, Gd)系中包括準晶相在內的多種三元化合物都可與Mg基固溶體平衡共存，可為鎂基強化合金成分設計提供更多可能。
