鋁合金熔體中Mg2Si生長過程的摻雜/吸附效應及其形貌調控

《鋁合金熔體中Mg2Si生長過程的摻雜/吸附效應及其形貌調控》是依託天津大學，由李沖擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鋁合金熔體中Mg2Si生長過程的摻雜/吸附效應及其形貌調控
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李沖
• 依託單位：天津大學

項目摘要

鋁合金熔體中初生Mg2Si形貌和尺寸的有效控制，是最終製備出滿足實際服役條件需要的Mg2Si/Al複合材料的關鍵。在初生Mg2Si生長過程中，通過選擇性添加微量元素，使其原子摻雜或吸附在Mg2Si晶格中或生長界面，可實現對Mg2Si最終形貌和尺寸的有效調控。因此，本項目擬以鋁合金熔體中初生Mg2Si的生長形貌為研究對象，綜合採用試驗和計算機模擬相結合的手段，通過分析摻雜/吸附條件下的Mg2Si受控生長過程和內在生長機制，闡明典型元素晶格摻雜分布特性、表面吸附規律，明確其與Mg2Si生長的內在聯繫及影響機制；系統觀察並分析Mg2Si不同生長階段的二維/三維形貌特徵，建立摻雜/吸附條件下Mg2Si相受控生長模型，進而揭示不同形貌間的相互轉化機制，為微合金化組元的選擇和高性能Mg2Si/Al複合材料的製備提供理論指導和技術支持，也為同類增強顆粒形貌控制提供借鑑和參考。

結題摘要

在Al-Mg2Si合金材料製備過程中通過控制Mg2Si的形核生長過程，實現對其形貌、尺寸、分布等因素的有效控制，是最終製備出滿足實際服役條件需要的高性能材料的關鍵。本項目採用試驗和計算相結合的方法，通過在Al-Mg2Si合金熔體中引入Sr、P元素，顯著改善了合金中初生Mg2Si的尺寸和形貌，初生Mg2Si相由粗大枝晶狀轉變為細小規則多面體形貌。Sr元素選擇性吸附在Mg2Si{100}晶面，抑制該晶面的生長速度。P元素對初生Mg2Si的作用體現在兩方面：一是作用在形核階段，以AlP的形式充當初生Mg2Si的形核襯底，增加形核數量，AlP(331)/Mg2Si(110)、Al終止AlP(100)/Mg2Si(211)和P終止AlP(100)/Mg2Si(211)的異質形核界面結構均可以穩定形成；二是P原子選擇性吸附在初生Mg2Si某些晶面，抑制其生長，從而影響其最終形貌。同時，利用失重試驗，動電位極化曲線等電化學測試手段，分析發現Mg2Si形貌改變可顯著提高合金耐蝕性（3.5%NaCl溶液），合金中由於初生Mg2Si被細化且分布均勻，使得腐蝕坑的擴展受阻，因此相比於原合金呈現出更好的抗腐蝕性能。項目執行期間，已發表SCI論文8篇，申請國家發明專利3項，培養研究生3名。