摘要:镁作为一种轻量化的金属结构材料,在航空航天、汽车交通、电子通讯等领域具有极大的应用潜力,但是镁的易腐蚀性极大的阻碍了其在海洋环境下的应用。潮湿环境下镁的腐蚀主要表现为微电偶腐蚀,阳极溶解、阴极析氢和阴阳极电位差是导致腐蚀的关键三要素,因此抑制其中任何一个环节都将有利于改善镁合金本体的耐腐蚀性。合金化是提高镁合金抗微电偶腐蚀的有效途径,但是选择合金元素的种类以及含量是设计耐腐蚀镁合金最大的困难。报告人基于材料基因工程的研究模式,采用高通量计算与实验的方法,开展了不锈镁合金成分设计与优化,从上万种备选体系中筛选出2种具有优异耐腐蚀性能的三元镁合金。研究表明,不锈镁合金表面生成了十分致密的保护层,盐雾腐蚀速率较常规商用镁合金降低了2个数量级。该项研究不仅为解决镁合金的腐蚀性带来希望,而且也验证了材料基因工程方法在快速高效设计新材料方面的有效性。 Mg-Al基合金凝固过程中金属间化合物的形核与长大摘要:初生AlMn相以及共晶Mg-Al-(Zn)等金属间化合物对Mg-Al基合金的晶粒细化、组织调控和耐蚀性能等具有重要影响。本研究以Mg-Al-Zn合金系凝固过程中的金属间化合物的微观生长机理为研究对象,综合运用同步辐射X射线原位成像技术和分析电子显微表征技术,定量分析金属间化合物在凝固各个反应阶段的形核、长大、沉降、吸附等动态演化行为:综合解析各金属间化合物的物相组成、化学成分、晶体结构和生长取向。揭示金属间化合物与溶质元素相互作用,阐明研究异质形核和生长孪晶机制,提出了基于电子背散射衍射(EBSD)分析的金属间化合物的生长模型,为镁合金耐蚀性能提高和镁合金的再生回收利用提供了思路。 铝合金中的溶质原子团簇强韧化摘要:得益于先进表征技术的快速发展,金属材料中的溶质原子团簇已经可以初步实现时间和空间上高精度、大范围的定量表征,这极大地促进了溶质原子团簇的深入研究。对于广泛应用的铝合金而言,溶质原子团簇不仅是作为时效析出的前驱体而得到重视,更成为了一种新型的强韧化手段,在强塑性匹配上显示出了一定的调控潜力和自由度。本报告将以铝合金的某一应用为例,展开阐述溶质原子团簇在铝合金强度-塑性匹配中的作用,并基于三维原子探针和同步辐射精细表征,澄清了溶质原子团簇强韧化在保持高强度同时获得大塑性的内在机理,在此基础上建立起了溶质原子团簇演变的相关理论模型。研究结果有助于从一个新的角度来理解铝合金的微观组织-力学性能关联。
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