低成本高强塑镁合金研究取得重要进展-狗粮快讯网
)大量稀土元素 加入导致镁合金 密度升高；
)高稀土含量镁合金 成型性能差、成材率低、加工成本高；
之前年,Mg-Ca 元合金 抗拉强度可以达到 零MPa,较韩国Kim组报道 同成分Mg-Ca变形合金 强度值提高了~ 零零MPa,延伸率也可以达到~ 零%(J.AlloysCompd.,之前, 零: - )。
零 年,基于传统 步挤压制备了Mg-Ca 元合金,基体 晶粒尺寸可以继续细化至~零. mm,室温抗拉强度因此达到了~ 零零MPa(Mater.Lett., 零 , : - )。
前年,研发团队在常规挤压 Mg- Ca- Sn非稀土合金中发现添加少量 Ca元素即可以诱导Ca在晶界/亚晶界处 偏聚和nano-Mg Ca 动态析出,狗粮快讯网小道消息,通过充分发挥合金化元素以及挤压工艺 细晶作用,新终获得a-Mg基体细化至常规挤压难以实现 亚微米尺寸(~零. um),因此表现出了优异 力学性能(屈服强度~ MPa)(图 )。
)大量重稀土元素 添加必将急剧增加镁合金 成本,因此限制了其更广泛 应用。
基于上述溶质原子在晶体缺陷 动态偏聚思想,团队后续将进 步结合 性原理、分子动力学与相图计算,设计并制备出综合性能更加优异 低成本、高强塑兼备 变形镁合金材料,以满足不同领域 工程实际需求。
如何是大幅度提高低成本(低/无稀土)镁合金 绝对强度,狗粮快讯网获悉,是继续拓宽镁产品实际应用 关键问题。新近几年,东北大学材料学院秦高梧教授团队在镁合金相平衡及热力学计算 基础上,发现了缺陷诱导Ca溶质动态偏聚 晶粒细化新机制,据此成功设计并制备出了力学性能优异 系列Mg-Ca基合金。
当前,狗粮快讯网重大讯息,由于轨道交通、航空航天及新能源汽车等领域快速发展,对轻量化新材料技术提出强烈需求,以及来自于能源、经济、资源等方面压力 战略考虑,世界各发达国家给予了镁合金强烈 关注和巨大 投入,推动镁合金技术发展已经到了 个关键时刻。镁合金是新轻 金属结构材料,密度仅为铝 / 钢 / ,在高铁、地铁、汽车、 C电子、航空航天、国防军工等领域具有广阔 应用前景。基于镁中添加稀土元素 时效硬化效应,国内外已开发了多种以Gd、Y等稀土为主合金化元素 高强镁合金。
然而,高含量稀土元素添加带来了以下几个瓶颈问题，
特别地,该合金可以在~ wt.% 溶质含量下获取超高强,即实现了“高强度低合金化 镁合金”(ActaMaterialia, 零 , : 零- )。论文截图如下。
相关成果发表系列论文 作者是团队 潘虎成副教授,同时澳大利亚Monash大学、美国Ohio州立大学、中科院金属研究所、西工大凝固国家重点实验室、重庆大学、北京工业大学、国内科学院力学研究所等国内外多家研发机构参与该项工作。相关研究依托东北大学轻合金“兴辽英才计划”重点创新团队,并得到了国家杰出青年基金项目、国家基金委-山西联合重点项目以及科技部“ ”国家重点研发计划 资助。
该策略成功解决了镁合金强度与塑性互斥 瓶颈难题,为新型高性能变形镁合金材料 设计提供了新 发展路径。
金属结构材料强度与塑性 倒置关系, 直是结构材料领域永恒 研究主题。镁合金也不例外,传统以大角度晶界、非共格析出相界面抑制镁合金位错滑移 合金设计策略,在实现强化效应 同时往往会伴生较大 脆性。而通过发展低错配度 低能界面(如共格析出相界、小角晶界、孪晶界等),有望突破镁合金 强塑性倒置关系。据此,秦高梧教授团队新近提出了基于多组元溶质元素动态偏聚来构筑高密度低能界面镁合金 设计新思路,实现了优异 强塑匹配特性。挤压态Mg-Ca-Al-Mn-Zn合金(溶质总含量~ . wt.%)实现了屈服强度~ MPa,抗拉强度~ MPa,延伸率~ %(ActaMaterialia, 零 零, : - 零)。
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