納米鎂基材料中微觀結構與性能間的關係研究

《納米鎂基材料中微觀結構與性能間的關係研究》是依託太原理工大學，由許並社擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：納米鎂基材料中微觀結構與性能間的關係研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許並社
• 依託單位：太原理工大學

項目摘要

如何提高鎂基材料的強韌性、耐腐蝕性等一直是人們關注的問題。晶粒尺寸和界面（包括晶界、相界、表面等）性質是直接影響材料性能的重要因素之一，搞清尺寸和界面結構對性能的影響規律，是研發高性能鎂基材料的關鍵所在。本研究提出開展高性能納米鎂基材料(包括納米鎂合金、含有納米級強化相和功能相的鎂基合金)的重大基礎科學問題研究，通過對鎂基合金基體組織的納米晶化規律和納米第二相在鎂基合金基體中的分散及多相耦合與協同效應、納米尺寸效應和界面性質對鎂合金強韌性、變形性能和耐腐蝕性的影響規律的研究，從分子、原子水平級去研究納米晶粒的形核、長大機理與納米鎂基材料的可控性製備技術，發現並闡明界面效應與納米鎂基材料性能間的本徵關係，為研發高性能鎂基材料及其器件提供新思路、新設計理論與新製備技術，同時探索高性能納米鎂基材料的套用新領域。

結題摘要

在各種鎂合金的強化方法中，晶粒細化法被認為是最有效的一種，然而此前使用的方法只能將鎂合金晶粒細化至1μm 左右，因此，本項目提出納米鎂合金塊體材料的研究，期望進一步細化晶粒，獲得高性能納米鎂合金材料。研究了鎂合金粉體在不同氫化環境下的氫化性能及吸放氫熱力學與動力學，全面分析了氫化溫度、氫壓、氫化時間等參數對Mg-Al 合金氫化脫氫過程的影響；研究了鎂合金在氫化-岐化-脫氫-重組過程（HDDR）中的相轉變及微觀組織演化規律，通過最佳化工藝，獲得了晶粒尺寸約20nm的鎂合金粉體材料。探討了HDDR處理中鎂合金的晶粒細化機理，主要是在脫氫重組過程中通過再結晶完成的。利用等離子快速燒結技術，建立了納米晶鎂合金放電等離子燒結過程的主燒結曲線，準確預測其緻密化行為及合金最終燒結密度；研究了燒結過程中納米晶鎂合金粉末的緻密化機理與晶粒長大機制，儘量減少或抑制了燒結過程中的晶粒長大，獲得了10納米-1000納米之間的不同晶粒尺寸納米晶鎂合金塊體材料；分析比較了納米晶鎂合金與粗晶材料的硬度差異及其機理，考察了納米晶鎂合金微觀組織結構尤其是界面結構對其力學性能的影響。同時，利用累積疊加疊軋技術，對AZ31鎂合金板材進行加工，考察了鎂合金層界面的演化及焊合過程原理，並且通過在鎂合金板材之間插嵌碳納米管制備了納米多層鎂合金材料。研究了鎂合金表面超疏水膜的形成機理，在鎂合金表面獲得了超疏水的微納二元結構膜，並測試了超疏水膜在0.1mol∕L NaCl溶液中的電化學腐蝕行為，結果顯示，超疏水膜具有良好的腐蝕防護效果。上述工作為開發高性能納米鎂合金材料提供了理論基礎及實驗數據。