《稀土鎂合金中LPSO結構在高溫變形過程中的柵欄效應研究》是依託上海交通大學，由張松擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：稀土鎂合金中LPSO結構在高溫變形過程中的柵欄效應研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張松
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
長周期堆垛有序結構（LPSO結構）是鎂合金中近年來新發現的一種新型增強結構。前期研究發現，增加了LPSO結構的Mg-RE-Zn（RE=Gd，Y）合金具有優異的高溫力學性能，雖然其高溫強化機制尚未闡明，但是可認為位於α-Mg基體中的柵欄狀LPSO結構在合金高溫變形過程中起到了顯著的強化作用。課題組對LPSO結構的研究發現，其和α-Mg基體的主要界面（即原子密排面）完全共格，並且對非基面位錯運動有明顯阻礙作用。這種柵欄狀LPSO結構在合金高溫變形過程中與基體中的位錯、孿晶間的作用機制，是否是像柵欄一樣牢牢的阻礙位錯在α-Mg基體中的運動均值得深入研究。基於對合金高溫強化機制的研究，綜合調控合金成分和熱處理工藝、熱加工方法和參數，獲得對LPSO結構和稀土強化相有效調控的方法，探尋具有最佳性能的LPSO結構增強稀土鎂合金製備方法及顯微組織。
結題摘要
鎂合金是目前實際套用中最輕的金屬結構材料，具有比重小、比強度和比剛度高、導熱導電性好、阻尼性、切削加工性好、易回收等優點。近年來在Mg-RE-Zn合金中發現了一種新型的長周期堆垛有序結構（Long Period Stacking Ordered Structure，簡稱LPSO結構），初步研究證明，鎂基體和其中的層片LPSO結構具有獨特的完全共格界面，含有LPSO結構的鎂稀土合金具有優異的常溫和高溫屈服強度、好的延伸率和高的應變速率超塑性。本課題以Mg-RE(-Zr)合金（RE=Gd,Y）為基礎，通過添加Zn元素引入LPSO結構，製備了具有優良室溫和高溫力學性能的LPSO結構和稀土析出相複合強韌化Mg-RE-X合金（RE=Gd, Y，X=Zn, Zr）。調控Mg-Gd-Y-Zn-Zr系列合金（簡稱GWZK合金）的凝固過程、熱處理過程（包括固溶和時效過程）和合金成分（Gd元素和Zn元素的含量）並研究了合金在不同狀態下（鑄態、固溶T4態、鑄造時效T6態、熱擠壓態及熱擠壓時效T5態）的顯微組織演化規律。研究了14H-LPSO結構的精細結構及其與合金中的稀土析出相、(Mg,Zn)3RE相等其他相之間的關係；最佳化了Mg-Gd-Y-Zn-Zr系合金的合金成分和熱處理工藝。經過熱擠壓等工藝所製備的GWZ1432K合金表現出了極高的強度和良好的塑形，抗拉強度達到480MPa，延伸率5.0%。對GWZK合金的複合強韌化機制進行了深入研究。當溫度小於200℃時，Mg合金的主要塑性變形機制為基面滑移，GWZK合金的主要強化方式是時效強化，稀土析出相的含量對合金的強度有顯著影響，14H-LPSO結構對合金強度影響不大，但是能夠有效提高合金塑性。當溫度大於200℃時，Mg合金的塑性變形機制轉變為位錯的基面滑移、非基面滑移、交滑移和位錯攀移共同作用，GWZK合金中14H-LPSO結構起到了主要強化作用，14H-LPSO結構能夠阻礙位錯在非基面的運動，從而顯著提高GWZK合金的高溫力學性能。總之，本課題進一步揭示了LPSO結構和稀土析出相複合強化的Mg-Gd-Y-Zn-Zr（GWZK）系列合金的強韌化機理，為製備出超高強度的耐熱鎂合金提供了可行性，對套用于軍事工業等高端領域的高性能結構鎂合金材料的發展提供了新的技術思路。
