《高壓扭轉製備超細晶Mg/Al複合板顯微組織與界面研究》是依託哈爾濱工業大學，由喬曉光擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高壓扭轉製備超細晶Mg/Al複合板顯微組織與界面研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：喬曉光
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬複合板的界面結合質量和各單層板的組織決定複合板的性能，現有製備技術難於同時獲得超細晶組織和高質量界面，本項目提出通過高壓扭轉製備具有超細晶組織和高質量界面結合的Mg/Al複合板，研究晶粒尺寸、取向和高壓扭轉參數對複合板界面形貌、擴散層和第二相形成的影響、揭示界面形成機理；研究巨觀扭轉變形在Mg、Al層中的分配，以及由此導致Mg、Al層中晶粒細化速度差異，揭示異種金屬複合板高壓扭轉變形晶粒細化機理。
結題摘要
鎂合金和鋁合金是最輕的兩種金屬結構材料，將兩種材料複合起來，製成Mg/Al複合板，結合二者性能優點，將更大、更廣地拓寬其套用範圍。獲得高性能Mg/Al複合板的關鍵在於兩個方面：第一，組成Mg/Al複合板的各Mg、Al單層板材細小的組織；第二，高質量的界面。金屬複合板通常是在液態或固態下進行複合，液態複合能夠保證界面的原子尺度結合，但各層金屬組織粗大並且界面處易形成較厚的脆硬界面相。而對於大多數金屬材料，在室溫難於通過固態複合形成可靠的複合界面，提高溫度又會增大各單層板發生回復、再結晶、晶粒長大的可能性，同時增大了界面生成脆性第二相的可能性，不利於獲得具有高性能的複合板。 高壓扭轉技術是能夠使材料在三向應力約束的壓力下、發生扭轉變形，並在材料中獲得超細晶組織的一種劇烈塑性變形方法。本項目的主旨在於通過室溫高壓扭轉技術獲得具有高質量結合界面的超細晶Mg/Al複合板：研究通過高壓扭轉製備出性能Mg/Al複合板的可行性；研究不同晶粒尺寸、晶粒取向對界面形貌的影響；研究界面相的形貌與形成機制以及對Mg/Al複合板力學性能和物理性能的影響。研究結果表明，通過高壓扭轉能夠得到Mg層和Al層具有超細晶組織的、有原子尺度冶金結合且不生成較厚脆性界面相的Mg/Al複合板；細小的Mg原始晶粒和基面織構有利於形成平直界面；界面冶金結合的形成機制為：首先Al原子在界面處Mg層中擴散，高壓和大的應變導致的大量缺陷包括位錯、空位等加速Al原子的擴散並提高了其在Mg中的固溶度，隨後Mg固溶體密排六方結構轉變成非晶結構，形成20nm厚的非晶界面層，隨著應變的增加，非晶界面層晶化為具有面心立方結構的Mg17Al12，厚度約為260nm；由於界面層的非晶和納米結構，界面附近的硬度顯著提高，但複合板的導電和導熱性能沒有明顯變化。本研究澄清了Mg/Al界面相的形成機制、以及Mg/Al兩種較活潑金屬中實現非晶結構的形成機制，具有重要的科學意義。本項目還為通過連續化、放大化的高壓扭轉技術製備Mg/Al複合板做好理論和技術儲備，具有重要工程意義。
