《Al-Si熔體中AlP異質形核界面原子吸附選擇規律性研究》是依託山東大學，由武玉英擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Al-Si熔體中AlP異質形核界面原子吸附選擇規律性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：武玉英
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
異質形核（heterogeneous nucleation）的研究及控制已對傳統材料改性和新材料發展做出了重要貢獻，原子性質、原子間的相互作用以及熔體結構對異質形核界面有重要的影響，但是人們對於異質形核界面原子吸附的選擇規律和機理仍然缺乏足夠的認識。本項目擬以Al-Si熔體中AlP/Si異質形核為主要研究對象，利用實驗和理論分析相結合的手段對晶體結構相同的異質形核界面和非形核界面的結構特徵、原子吸附規律等進行對比研究，找出異質形核界面演化的內在規律。研究異質形核界面處原子的吸附、擴散、形核和長大行為，明確體系中原子半徑、界面電荷的分布、成鍵狀態和界面動力學等因素對異質形核界面行為的影響和作用機制，揭示異質形核界面的結構相關性，明確異質形核初期熔體結構特徵，探明異質形核界面原子吸附規律性並揭示其普適度。為界面研究提供新的途徑，為新型多功能合金的設計和發展提供實驗和理論指導。
結題摘要
在三年執行期內，項目組開展了Al-Si熔體中AlP異質形核界面原子吸附選擇規律性研究的相關性研究。研究發現AlP較容易與B、C、Ti 等結合，但是與 Si、Ca等原子結合比較難，在其界面上在明顯的原子選擇性。揭示了複合粒子的形成機制，並提出了複合粒子異質生核機制對於有色合金中多種初晶相和金屬間化合物的生核具有廣泛的適用性。利用AlP/Si異質形核界面原子選擇規律性的研究，提出了一種鋁矽合金用除鈣劑及其製備方法。發現了AlP對Mg2Si生長機制的影響，在對不同生長階段的 Mg2Si 三維形貌系統分析和觀測的基礎上，建立了其生長模型，揭示了不同形貌間的相互轉化機制，實現了對其生長過程的控制。研究了B與P在Al-Si合金中的互動作用，發現B可以細化Al-Si合金中的α-Al枝晶，也可以提高P的變質效果，細化Al-Si合金中的共晶團。利用B和P的互動作用，本項目研究了多種硼化物對Al-Si合金的增強作用，利用鋁熔體原位反應法製備了CrB2增強A390合金、TiB2增強A390合金和ZrP增強Al-Si合金，發現TiB2、CrB2和ZrP都可以明顯提高Al-Si合金的力學性能。基於本項目的研究，利用鋁和鎂還原硼酐的方法製備了Cu-B和Ni-Si-B中間合金，製備的Cu-B和Ni-Si-B中間合金在鋁合金、鎂合金和銅合金中具有廣泛的套用。在Al-Si合金中可以除鈣，且可以促進磷變質處理的效果；在銅合金中可以細化晶粒，提高合金的使用壽命。此外，Cu-B合金中的硼相，其顯微硬度可達2700HV，耐蝕性要明顯高於耐蝕銅合金。在項目執行期間，發表學術論文15篇，獲得中國發明專利1項，申請中國發明專利1項，獲教育部高等學校科學研究優秀成果二等獎1項。
