《鎂合金中孿晶形核、長大機制的原位研究和數值模擬》是依託山東大學，由常麗麗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鎂合金中孿晶形核、長大機制的原位研究和數值模擬
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：常麗麗
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
孿生在密排六方結構(HCP)金屬的塑性變形過程中扮演著重要角色，它能夠提供c軸方向協調應變，在晶體取向不利於滑移時提供形變，調整晶體取向有利於滑移進一步激發。孿晶形核與長大過程研究是當前密排六方金屬塑性變形理論研究的難點和熱點，迄今為止研究者仍未就變形孿晶開動的有效判據達成共識。消除爭議亟待解決的關鍵問題是：non-Schmid行為究竟是由什麼原因導致的？一次、二次及多次孿晶激發的判據是否相同？孿生前後母體晶粒及其近鄰晶粒微觀應力、協調應變如何演變？針對上述形變孿晶涉及的關鍵科學問題，本項目擬對鎂合金孿晶形核、生長機制開展原位研究和數值模擬，主要研究內容如下：1.孿晶激發判據和一次、二次及多次孿晶開動的主要影響因素研究；2.孿生前後孿晶自身、母體晶粒及其近鄰晶粒微應力、微應變及微取向的演化規律研究；3.孿晶形核、長大過程微觀力學模型的構建。研究結果將豐富已有的鎂合金塑性變形基礎理論。
結題摘要
儘管鎂合金以其諸多優點被套用於航空航天、3C、交通及醫療等領域，但其室溫成形性差使其在工業上的套用受到限制。孿生在鎂合金的塑性變形過程中扮演著重要角色，它能夠提供c軸方向的應變，調整晶體取向有利於滑移開動。綜上，鎂合金孿生及退孿生過程研究及素高性能新型鎂合金的研究與開發成為助推我國鎂合金產業發展亟待解決的瓶頸問題。項目以鎂合金為研究對象，針對鎂合金孿生及退孿生過程，採用實驗輔以數值模擬辦法，分析研究了鎂合金孿生及退孿生行為的影響因素。此外，針對高性能鎂合金研究開發問題，我們設計並製備了性能優異的Mg-Sn-Zn和Mg-9Li-3Al合金。 EBSD數據分析和數值模擬結果表明AZ31鎂合金試樣在載入過程中應力集中區域是鎂合金孿晶形核、長大的主要區域。試樣卸載後，反向應力的存在導致退孿生過程，而開動位錯與預孿生晶界之間的相互作用有助於孿晶的遷移，從而導致退孿生的加速。上述研究結果豐富了已有的鎂合金塑性變形理論，能夠為鎂合金塑性成形工藝最佳化及新型高性能鎂合金的研究開發提供實驗數據和理論支持，從而助推我國鎂合金產業的蓬勃發展。 研究選取合適的合金化元素，利用真空熔煉技術嚴格控制鎂合金的熔煉工藝獲得高品質鎂合金鑄錠，鑄錠經熱擠壓和熱處理後，得到高性能鎂合金型材。其中，擠壓態Mg-Sn-Zn-Ca合金的室溫抗拉強度為264-279 MPa，室溫延伸率為15-22%；經合金化後，鑄態Mg-9Li-3Al合金的抗拉強度137-164 MPa，室溫延伸率最高可達21%。上述研究結果為新型鎂合金的研究開發提供數據支持，有助於提升我國鎂合金成形技術水平，從而拓寬鎂合金的套用領域。
