來源:上海交大(da)材料學院
近日,上(shang)海交通大學輕合金(jin)(jin)(jin)精(jing)密(mi)成型國(guo)(guo)家工(gong)程研(yan)究(jiu)中心吳國(guo)(guo)華教(jiao)授團(tuan)隊在鎂鋰合金(jin)(jin)(jin)時(shi)效機制(zhi)方面取得(de)重(zhong)要研(yan)究(jiu)進展,研(yan)究(jiu)成果以“Origin of the age-hardening and age-softening response in Mg-Li-Zn based alloys”為(wei)題,發表(biao)在國(guo)(guo)際金(jin)(jin)(jin)屬材料領域頂級學術期刊《Acta Materialia》上(shang) (原(yuan)文鏈接為(wei) //www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645422000593),該論文也是《Acta Materialia》上(shang)發表(biao)的(de)第(di)一(yi)篇關于鎂鋰合金(jin)(jin)(jin)時(shi)效機制(zhi)的(de)論文。冀浩(hao)博士為(wei)該文第(di)一(yi)作者(zhe),吳國(guo)(guo)華教(jiao)授和劉文才副研(yan)究(jiu)員為(wei)該文共同通訊作者(zhe)。該研(yan)究(jiu)得(de)到了國(guo)(guo)家自然(ran)科學基(ji)金(jin)(jin)(jin)和裝備預研(yan)航天(tian)科技(ji)聯合基(ji)金(jin)(jin)(jin)等(deng)項目資助。
鎂(mei)(mei)(mei)鋰合(he)(he)金(jin)(jin)具有低密度(du)、高的(de)(de)(de)(de)比(bi)剛度(du)和(he)比(bi)強度(du)、良好(hao)的(de)(de)(de)(de)電磁屏蔽(bi)和(he)減震性(xing)能(neng)等(deng)優(you)點,可廣(guang)泛用(yong)(yong)于(yu)航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天和(he)電子等(deng)領域,作(zuo)為結構(gou)(gou)(gou)/功能(neng)件取代部分鋁合(he)(he)金(jin)(jin)和(he)普通(tong)鎂(mei)(mei)(mei)合(he)(he)金(jin)(jin),起到進(jin)一(yi)步結構(gou)(gou)(gou)減重的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)。不(bu)過,受限于(yu)鎂(mei)(mei)(mei)鋰合(he)(he)金(jin)(jin)時(shi)效軟化(hua)(hua)等(deng)瓶頸(jing)問(wen)題,目前(qian)鎂(mei)(mei)(mei)鋰合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)仍(reng)十分有限。Mg-Li-Zn基合(he)(he)金(jin)(jin)是近年來開(kai)發的(de)(de)(de)(de)具有較好(hao)綜合(he)(he)力學性(xing)能(neng)和(he)應用(yong)(yong)前(qian)景(jing)的(de)(de)(de)(de)鎂(mei)(mei)(mei)鋰合(he)(he)金(jin)(jin)體系(xi)。但(dan)目前(qian)對(dui)于(yu)Mg-Li-Zn基合(he)(he)金(jin)(jin)析出相結構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)表征、時(shi)效過程中的(de)(de)(de)(de)相轉變規律及其對(dui)力學性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)影響尚不(bu)清晰(xi)。因此,深(shen)入研究(jiu) Mg-Li-Zn基合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)時(shi)效析出行為,揭示其時(shi)效硬(ying)化(hua)(hua)和(he)軟化(hua)(hua)微觀(guan)機制,可以為高性(xing)能(neng)鎂(mei)(mei)(mei)鋰合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)和(he)推(tui)廣(guang)應用(yong)(yong)提供理論基礎。
在該研(yan)(yan)究(jiu)中(zhong),吳國華教(jiao)授團隊系統研(yan)(yan)究(jiu)了(le)(le)不同(tong)狀態 Mg-10Li(-Zn)(-Er)合金的(de)時(shi)(shi)效行為,借助原子分辨(bian)率HAADF-STEM技(ji)術等多種(zhong)表(biao)征(zheng)手段和(he)第一性(xing)原理計算,發現了(le)(le)Mg-10Li-5Zn合金時(shi)(shi)效硬化和(he)軟(ruan)化主(zhu)要(yao)與(Mg, Li)3Zn相(xiang)演變(bian)(bian)(bian)有關,構建(jian)了(le)(le)(Mg, Li)3Zn相(xiang)的(de)晶體結構模型(xing)并(bing)探明(ming)了(le)(le)其在時(shi)(shi)效過程中(zhong)形貌和(he)成分的(de)演變(bian)(bian)(bian)規律(lv),提出了(le)(le)Mg-Li-Zn 基(ji)合金中(zhong)基(ji)于(Mg, Li)3Zn相(xiang)轉變(bian)(bian)(bian)的(de)新型(xing)時(shi)(shi)效機制,發現Er元素添(tian)加可以阻礙(ai)低溫(wen)時(shi)(shi)效時(shi)(shi)(Mg, Li)3Zn相(xiang)演變(bian)(bian)(bian)從而提高了(le)(le)Mg-Li-Zn基(ji)合金的(de)低溫(wen)時(shi)(shi)效穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)。該研(yan)(yan)究(jiu)提出的(de)Mg-Li-Zn基(ji)合金中(zhong)基(ji)于(Mg, Li)3Zn相(xiang)轉變(bian)(bian)(bian)的(de)新型(xing)時(shi)(shi)效機制為深入(ru)分析鎂鋰(li)合金的(de)時(shi)(shi)效行為和(he)熱穩(wen)定(ding)(ding)鎂鋰(li)合金設計提供了(le)(le)理論基(ji)礎。
近年來,在(zai)(zai)丁文江院士的大力支持下,吳國華教授團隊在(zai)(zai)鎂鋰(li)合金材(cai)料(liao)開發和(he)(he)強韌化機理方(fang)面(mian)取得了一(yi)系列研(yan)究(jiu)成(cheng)果,成(cheng)功開發了Mg-Li-Zn-Er和(he)(he)Mg-Li-Al-Zn-Y兩個(ge)系列的鎂鋰(li)合金材(cai)料(liao),深入(ru)研(yan)究(jiu)了其加(jia)工工藝、強韌化和(he)(he)時效機制,有望(wang)在(zai)(zai)航空航天和(he)(he)電子(zi)產品等領(ling)域獲得廣泛(fan)應用,顯(xian)著(zhu)節約能源,為助(zhu)力實現我國碳達峰碳中和(he)(he)目標提