《B元素對Al-Si合金異質形核界面及自由生長行為的調控機理》是依託大連理工大學,由陳宗寧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：B元素對Al-Si合金異質形核界面及自由生長行為的調控機理
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳宗寧
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
常規Al-Ti-B晶粒細化劑在處理Al-Si系合金時存在嚴重的“Si中毒”現象，開發無Ti晶粒細化劑是解決這一問題的重要途徑。已有研究表明，Al-B合金在處理Al-Si系合金方面有優勢，但細化機理仍不明確且存在爭議，這限制了Al-B系晶粒細化劑的科學開發和高效利用。為了闡明B對亞共晶Al-Si合金的晶粒細化機理，本項目擬從異質形核與自由生長兩個角度，基於同步輻射硬X射線原位動態分析、高角環形暗場像-高分辨透射電子顯微技術、三維原子探針技術，結合相平衡熱力學計算、E2EM模型、LGK枝晶生長理論，系統研究AlB2與Si互動作用對異質形核界面的調控機理，以及B元素對α-Al枝晶生長行為的影響機制。研究結果不僅可以豐富和發展鋁合金晶粒細化理論，也為開發高效的Al-B系晶粒細化劑提供設計思路。
結題摘要
常規Al-Ti-B晶粒細化劑在處理Al-Si系合金時存在嚴重的“Si中毒”現象，開發無Ti晶粒細化劑是解決這一問題的重要途徑。已有研究表明，Al-B合金在處理Al-Si系合金方面有優勢，但細化機理仍不明確且存在爭議，這限制了Al-B系晶粒細化劑的科學開發和高效利用。為了闡明B對亞共晶Al-Si合金的晶粒細化機理，本項目擬從異質形核與自由生長兩個角度，基於同步輻射硬X射線原位動態分析、高角環形暗場像-高分辨透射電子顯微技術、三維原子探針技術，結合相平衡熱力學計算、E2EM模型、LGK枝晶生長理論，系統研究AlB2與Si互動作用對異質形核界面的調控機理，以及B元素對α-Al枝晶生長行為的影響機制。研究結果不僅可以豐富和發展鋁合金晶粒細化理論，也為開發高效的Al-B系晶粒細化劑提供設計思路。基於項目計畫任務，我們圓滿的完成了預定計畫中的各項工作。首先，採用改良的氟鹽法工藝製備了Al-3B中間合金，B元素以AlB2單相形式分散在鋁基體中，微觀組織中未見余鹽、氧化物、夾雜物等缺陷。利用NaOH稀溶液深腐蝕方法表征了硼化物的三維特徵（形貌、尺寸、分布、體積分數等）。其次，研究了不同Si含量的Al-Si合金中AlB2顆粒與-Al晶粒的晶體學關係，採用E2EM模型分析了Si與AlB2/Al異質形核界面的互動作用機理，通過STEM表征技術，證實了出Si元素的富集，結合Si-B二元相圖和E2EM模型理論分析判定Si與B在異質形核界面處生成了具有SiB6晶體結構的偽晶層。最後，進一步對AlB2/Al異質形核界面進行了3D-APT分析，發現了界面處存在Si-B元素的富集，從而佐證了界面處存在Si-B互動作用的論斷。在項目研究過程中，負責人參加相關國內外會議7次，及時了解研究領域最新動向。依託此青年基金項目發表SCI 期刊論文15篇，國內期刊論文1篇，主要研究結果刊登在冶金工程領域TOP1期刊Acta Materialia上（Zongning Chen, et al., Acta Materialia, 2016, 120: 168-178）；授權發明專利2項；在基金資助期間，負責人榮獲遼寧省優秀博士學位論文。
