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上海交大吳國(guó)華教授團(tuán)隊(duì)：在鎂稀土合金晶粒細(xì)化方面取得重要研究進(jìn)展

2022-03-28 14:06:44 作者：材料學(xué)網(wǎng) 來源：材料學(xué)網(wǎng) 分享至：

導(dǎo)讀：近日，上海交通大學(xué)輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心吳國(guó)華教授團(tuán)隊(duì)與澳大利亞昆士蘭大學(xué)的David H. StJohn教授團(tuán)隊(duì)合作在鎂稀土合金晶粒細(xì)化方面取得重要研究進(jìn)展，研究成果以“Exceptional grain refinement of Mg-Zr master alloy treated by tungsten inert gas arc re-melting with ultra-high frequency pulses”為題，發(fā)表在國(guó)際金屬材料領(lǐng)域頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊之一的《Scripta Materialia》上（原文鏈接為https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359646222002007），博士生童鑫為第一作者，吳國(guó)華教授為通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助。

鎂稀土合金密度低、比強(qiáng)度比剛度高、耐熱性能好、阻尼減振性優(yōu)良，其在航空航天和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。晶粒細(xì)化能夠同時(shí)提高鎂稀土合金的強(qiáng)度和塑性，還能改善其鑄造工藝性能，對(duì)推廣該合金在航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用意義重大。目前工程實(shí)踐中主要采用Mg-Zr中間合金對(duì)鎂稀土合金進(jìn)行細(xì)化處理，然而商用Mg-Zr中間合金中Zr粒團(tuán)聚嚴(yán)重，這些Zr團(tuán)聚極易在鎂熔體中發(fā)生沉降，不僅大幅降低了Zr收得率和晶粒細(xì)化效果，還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重細(xì)化衰退效應(yīng)。因此，開展Mg-Zr中間合金組織調(diào)控研究，揭示該細(xì)化劑的顯微組織特征對(duì)晶粒細(xì)化效果及其衰退效應(yīng)的作用規(guī)律，對(duì)于高效鎂稀土合金晶粒細(xì)化劑設(shè)計(jì)與開發(fā)具有重要的理論與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

在該研究中，吳國(guó)華教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地提出了一種Mg-Zr中間合金晶粒細(xì)化劑預(yù)處理方法，通過采用超高頻脈沖重熔對(duì)Zr晶粒細(xì)化劑進(jìn)行預(yù)處理，顯著改善了Zr晶粒細(xì)化劑的組織均勻性及其細(xì)化效果。研究發(fā)現(xiàn)，該預(yù)處理方法不僅能夠大幅提高M(jìn)g-Zr中間合金晶粒細(xì)化劑中溶質(zhì)Zr的含量，還能促進(jìn)大量納米級(jí)（數(shù)納米到數(shù)百納米）Zr粒的過飽和析出，顯著細(xì)化了細(xì)化劑的Zr粒尺寸?；贛g-Zr中間合金晶粒細(xì)化劑的組織遺傳性，揭示了Mg-Zr中間合金在預(yù)處理過程中的組織演變機(jī)制，結(jié)合基體與形核核心的界面冶金反應(yīng)的熱力學(xué)條件，探明了Mg-Zr中間合金中納米級(jí)Zr對(duì)晶體生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)與異質(zhì)形核的影響規(guī)律，為高效晶粒細(xì)化劑的設(shè)計(jì)和制備提出了新思路。細(xì)化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，該研究所提出的預(yù)處理工藝大幅度提高了鎂稀土合金的晶粒細(xì)化效果。

近年來，在丁文江院士的大力支持下，吳國(guó)華教授團(tuán)隊(duì)在高性能鎂稀土合金開發(fā)、制備、成型等方面取得了一系列創(chuàng)新性研究成果，為推動(dòng)鎂稀土合金的應(yīng)用做出了重要貢獻(xiàn)。