鎂和鎂合金的晶界內耗研究

《鎂和鎂合金的晶界內耗研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由蔣衛斌擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：鎂和鎂合金的晶界內耗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蔣衛斌
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

晶界內耗峰是我國科學家葛庭燧先生首先發現的。關於面心立方晶系的晶界內耗峰微觀機制已有大量的研究，但對其它晶系材料的晶界內耗研究相對較少。純鎂屬於密積六方晶體結構，鎂合金在很多工業中有廣泛的套用。本項目擬在前期面心立方晶系工作的基礎上，用純鎂和鎂合金的雙晶試樣，研究其不同晶界類型和不同取向差晶界的內耗，以揭示晶界弛豫參量與晶界類型的關係，以及與不同晶體結構的關係。本項目的研究結果不僅能夠進一步闡明晶界內耗峰的微觀機制和影響因素，而且可以對鎂合金的研製提供有益的資料。

結題摘要

晶界結構和性能的研究一直是凝聚態物理和材料科學的重要領域。而力學譜，尤其是晶界內耗溫度譜能夠靈敏地反映晶界的狀態和動力學特徵。晶界內耗峰是葛庭燧先生 1947 年首先在多晶純 Al 中發現的，國際上稱為葛峰。鎂屬於六方結構晶系，由於鎂合金的密度小，比強度高，因此鎂合金在航空航天工業、汽車工業和電子工業中具有廣闊的套用前景。 首先，對晶體生長設備進行升級改造，提高了所生長的大塊純鎂晶體晶格結構完整性，生長出高質量純鎂單晶和一系列不同角度的的純鎂雙晶。對比測量了純鎂單晶、多晶和系列雙晶的內耗溫度譜。結果表明，多晶內耗溫度曲線中溫區只有一個明顯的弛豫型內耗峰，而真正的純鎂單晶內耗溫度曲線上的對應位置沒有內耗峰出現。而對不同取向差的純鎂雙晶的內耗測量結果表明，雙晶內耗曲線上有兩個內耗峰，其中弛豫型低溫峰與多晶中的晶界內耗峰峰位對應，但峰高遠低於多晶中晶界峰的高度。 純鎂單晶經過微小扭轉變形後，在其第一次升溫內耗溫度譜上出現了3個明顯的內耗峰，其中低溫峰可能和新鮮可動位錯或空位相關，經過一定溫度退火，可動位錯或空位消失；而中溫峰為伴隨新鮮位錯湮滅的再結晶峰。採用內耗方法，通過改變升溫速率，測量了大塑性變形的純鎂單晶內耗，得到了一系列不同升溫速率下的內耗峰峰溫，得到純鎂再結晶激活能,與晶界弛豫激活能接近。真空熔煉了三種鎂鋰合金，正是這種雙相結構，使得在外力條件下，鎂鋰雙相合金的相界、晶界同時能夠參與到外加應力的弛豫過程，共同起到了能量耗散的作用，從而導致鎂鋰合金具有優良的阻尼性能。 本項目採用純鎂製備純鎂雙晶，不僅能夠從更深的層次上闡明晶界內耗的微觀機制和影響因素，而且可以研究鎂合金的組織結構與使用性能的關係，對高性能鎂合金的研製提供有益的幫助。從而使我國在晶界內耗這一研究領域繼續保持國際前沿水平。