沈阳化工大学：高性能镁合金强韧化研究获新进展

2022-09-01 10:22:55 来源：科技日报

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简介：镁合金作为目前工程应用领域最轻的金属结构材料（2022金属材料分析测试与模拟计算大会），满足航空航天、轨道交通等领域中长期减重计划要求，具有广阔的应用前景。然而与钢铁、铝合金等传统金属材料相比，镁合金存在一些明显的性能不足问题，如绝对工程强度低，极大地限制了其在上述领域的规模化应用。

镁合金作为目前工程应用领域最轻的金属结构材料（2022金属材料分析测试与模拟计算大会），满足航空航天、轨道交通等领域中长期减重计划要求，具有广阔的应用前景。然而与钢铁、铝合金等传统金属材料相比，镁合金存在一些明显的性能不足问题，如绝对工程强度低，极大地限制了其在上述领域的规模化应用。近年来，我国高端装备对轻质镁合金的高性能化、构件大型化的要求越来越突出，发展工程应用的大尺寸高强、超高强的镁合金材料已成为重中之重。

记者从沈阳化工大学了解到，近期该校机械与动力工程学院李荣广教授团队提出了“充分利用强织构与高密度纳米沉淀相结合的强化方法制备大尺寸高性能Mg-Gd二元合金棒材”“利用纳米亚结构界面偏聚结合高密度纳米团簇强化机理制备高性能Mg-Gd二元合金板材”等学术观点，研究成果为制备超高强镁合金材料提供了基础理论指导。相关研究成果于近期发表在《材料研究快报》上。

针对大尺寸高性能镁合金棒材的制备技术和强韧化机制研究，李荣广教授团队与东北大学、哈尔滨工程大学、西安交通大学等科研单位合作，采用低温小挤压比挤压工艺，结合时效工艺，制备出大尺寸混晶组织Mg-13Gd二元镁合金棒材，其屈服强度可达470兆帕。研究发现混晶组织镁合金的高强度主要依靠拉长晶粒内部的高密度纳米级沉淀与强织构的共同作用。针对镁合金板材的增强增塑机制，团队深入分析了超细晶镁稀土合金的塑性变形特点，采用270摄氏度单道次轧制60%后再对超细晶组织镁稀土合金进行加工的方法，发现该工艺制备的Mg-15Gd二元合金板材的屈服强度大于500兆帕，该轧制态合金在时效后还表现出织构增强的趋势。轧制工艺促使超细晶合金中细晶粒内部形成高体积分数的小角度界面和高密度的位错，这些高密度位错在时效过程中能有效促使晶内形成高密度的纳米团簇。研究结果表明，该镁合金（2022金属材料分析测试与模拟计算大会）较高的屈服强度是由于高含量的亚结构界面及界面Gd偏聚、高密度的纳米团簇、高密度的亚微米动态沉淀以及较强织构共同作用的结果。同时，更多小角度界面和纳米团簇的形成也有利于基体弹性畸变的降低，进而促进了该合金塑性的提高。