《Mg-Zn-Gd合金中納米準晶增強相的析出調控及其變形機理》是依託上海交通大學，由黃華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Mg-Zn-Gd合金中納米準晶增強相的析出調控及其變形機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃華
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現有研究中Mg-Zn-Gd基準晶增強鎂合金熱塑性變形前均勻化熱處理的溫度較低，熱處理後合金中粗大的準晶相依舊存在，擠壓後破碎成微米尺度的準晶顆粒，微米級準晶的存在使得鎂固溶體中合金元素含量較低而導致析出的納米準晶分數較低。此外，在揭示合金的變形行為時多研究本構方程、準晶析出等問題，然而對這些納米準晶增強相自身的變形及開裂行為及其對Mg-Zn-Gd基準晶增強鎂合金的性能的影響未做系統深入研究。針對上述問題，本項目提出採用多級固溶熱處理新工藝逐步遞進式實現鑄態合金中的粗大第二相完全固溶，再採用時效和軋制變形兩種方式來調控納米準晶的析出，據此得到大體積分數納米準晶增強Mg-2.4Zn-0.4Gd變形鎂合金。在此基礎上，再擬集中研究合金中納米準晶相在合金室溫變形過程中的變形和開裂行為，為揭示納米準晶增強變形鎂合金的強韌化機制提供理論支持，對推動我國新一代高強韌變形鎂合金的研究和套用具有重要意義。
結題摘要
現有研究中Mg-Zn-Gd基準晶增強鎂合金熱塑性變形前均勻化熱處理的溫度較低，熱處理後合金中粗大的準晶相依舊存在，擠壓後破碎成微米尺度的準晶顆粒，微米級準晶的存在使得鎂固溶體中合金元素含量較低而導致析出的納米準晶分數較低。此外，在揭示合金的變形行為時多研究本構方程、準晶析出等問題，然而對這些納米準晶增強相自身的變形及開裂行為及其對Mg-Zn-Gd基準晶增強鎂合金的性能的影響未做系統深入研究。針對上述問題，本項目提出採用多級固溶熱處理新工藝逐步遞進式實現鑄態合金中的粗大第二相完全固溶，再採用時效和軋制變形兩種方式來調控納米準晶的析出，據此得到大體積分數納米準晶增強Mg-2.4Zn-0.4Gd變形鎂合金。在此基礎上，再擬集中研究合金中納米準晶相在合金室溫變形過程中的變形和開裂行為。在本項目的資助下經過三年的研究，得到了如下重要結果：（1）獲得了固溶熱處理對合金組織演變的影響，確定了最佳的二級固溶處理工藝460℃×8h+490℃×4h；獲得了高性能準晶增強變形鎂合金樣品，在100℃擠壓溫度下進行了Mg-1.92Zn-0.08Gd （at%）和Mg-2.70Zn-0.47Gd（at%）合金的擠壓，擠壓後合金的屈服強度分別為410MPa和417MPa，延伸率分別為14.6%和13.1%，完全滿足所要達到的考核指標要求的屈服強度≥400MPa，延伸率≥10%。（2）研究中觀察到鑄態合金中的大尺寸準晶析出相與鎂基體之間的一種位向關係，即[11-20]Mg∥[2-fold]I-phase，(0001)Mg∥(5-fold)I-phase。通過TEM觀察變形後合金的準晶相發現大尺寸的準晶相主要沿著2-fold原子面脆性開裂的方式及開裂行為，也發現了納米準晶析出相中位錯的形成，以及納米準晶相與基體的取向關係、界面原子匹配關係等。研究結果還表明納米準晶相析出後，長大到一定尺寸時可以激發PSN效應，弱化合金變形後的織構；綜合上述各方面的研究結果初步揭示了納米準晶的強韌化機制這一科學問題。
