《Al-Zn-Mg-(Cu)合金中納米析出相的微觀結構及其演變規律研究》是依託南京理工大學，由劉吉梓擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Al-Zn-Mg-(Cu)合金中納米析出相的微觀結構及其演變規律研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉吉梓
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
7000系（AlZnMg(Cu)）鋁合金在高速列車和航空領域都有非常重要的套用，並有很大的研究價值和開發前景。析出相強化是其主要的強化機制。然而，該合金中析出相的尺寸都在單個納米左右，結構表征技術難度很大。因此關於該類合金中重要析出相的結構及其演變規律的問題至今尚未完全解決。隨著先進電子顯微學技術的發展，該問題有望得到較徹底解決。本項目結合新一代球差矯正電鏡，擬採用定量高分辨電子顯微學，出射波函式重構，Z襯度像等技術，測定7000系鋁合金中納米析出相的原子結構、成分及其與鋁基體之間的界面結構，並利用第一原理計算深入系統研究析出相形貌、晶體學結構在原子層次上的演變規律。相關研究結果可以加深人們在原子尺度上對合金成分-結構-工藝-性能之間相互關係的理解，還有利於套用工程師們最佳化合金工藝，製備出更高性能的合金材料。申請者具有多年的電子顯微學和鋁合金微結構研究基礎，近期內有望取得較大的研究成果。
結題摘要
AlZnMg(Cu)合金因高強、輕質被廣泛套用於航空、高速列車、高檔轎車等交通領域。與其廣泛的工業套用背景形成鮮明對比的是其相變基礎理論的匱乏。本項目聯合多種先進的電子顯微學表征技術或自行研發的表征手段，系統研究了AlZnMg(Cu)合金熱處理過程中的非平衡相變，豐富了該合金系的非平衡相變理論：（1）發現並命名了一種強化相ηp；（2）提出了ηp相的原子結構模型，揭示了亞穩相ηp與平衡相η之間的結構關係；（3）修正了文獻爭議多年的ηʹ相的原子結構模型；（4）揭示了ηʹ相、ηp相各自的形核機理及演化規律；（5）報導了一種新的析出序列：SSSS → GPηp →ηp →η phase；（6）揭示了強化相與合金成分Mg/Zn原子比之間的定性關係；（7）揭示了析出相形貌演變與力學性能之間的關係，溶質原子遷移與非平衡相變及晶界無析出帶之間的關係；（8）揭示了T相強化機制，並根據該機制設計了一種新的合金，有效抑制了晶界無析出帶的形成，獲得專利授權。在研究方法上：（1）提出出射波函式重構軟體校正像差技術和掃描透射電鏡大角環形暗場像相結合可以有效獲得單個納米尺度析出相的帶有成分信息的原子結構；（2）自主研發了一種用於觀察三維原子探針試樣的透射電鏡樣品台，將透射電鏡和三維原子探針技術有效集成，為材料表征提供更多的成分和結構信息。本項目研究過程中共發表SCI論文6篇，核心期刊論文2篇；授權專利2項；參編教材1部；培養博士研究生5名，碩士研究生3名；協助舉辦國際會議1次，2次參加國際會議作邀請報告，3次國際/國內會議做口頭報告。在社會服務方面，項目完成人作為主要技術骨幹參與了中車青島四方“動車組用鋁合金材料國產化”項目的研究，利用本項目獲得的理論知識為高速列車車身材料的發展略盡綿薄之力。在成果技術轉移方面，項目完成人自主研發的“一種用於觀察三維原子探針試樣的透射電鏡樣品台”已成功產業化，並走向市場。
