关键词 |
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面向地区 |
全国 |
杂质含量 |
0.003 |
镁含量 |
99.5 |
粒度 |
325目 |
品名 |
铝锌合金 |
牌号 |
M2M |
Mg-Y-RE-Zr系列镁稀土合金具有密度低、耐热性好、抗蠕变性能优良等特点，被广泛用于航空发动机机匣、卫星支架等部件，在航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景。采用铸造或者锻造等传统工艺制造镁稀土合金大型复杂构件时，制造周期较长、材料利用率低、易产生成形缺陷，限制了该系列合金在关键领域的进一步应用。
增材制造是一种利用激光或电弧等作为热源，通过熔化合金粉末或丝材，在程序控制下逐层堆积出金属零件的制造技术。当前，镁稀土合金增材制造的研究主要集中在激光粉末床熔化（LPBF）方面，由于LPBF的冷却速度极快，沉积层晶粒尺寸能低至数微米。但由于Y元素与氧较强的亲和性以及合金粉末较高的比表面积，LPBF制备的Mg-Y-RE合金中通常会存在严重的Y2O3夹杂，恶化了制件的力学性能。因此，亟需针对高活性Mg-Y-RE合金展开其他增材制造工艺的探索。
稀土镁合金泛指含有稀土元素（rare earth）的镁合金。镁合金是工程应用中轻的金属结构材料，具有密度低、比强度高、比刚度高、减震性高、易加工、易回收等优点，在航天、、电子通讯、交通运输等领域有着的应用市场，特别是在铁、铝、锌等金属资源紧缺大背景下，镁的资源优势、价格优势、产品优势得到充分发挥，镁合金成为一种迅速崛起的工程材料。面临国际镁金属材料的高速发展，我国作为镁资源生产和出口大国，对镁合金开展深入研究和应用前期开发工作意义重大。
镁稀土合金密度低、比强度比刚度高、耐热性能好、阻尼减振性优良，其在航空航天和交通运输等领域具有广阔的应用前景。晶粒细化能够同时提高镁稀土合金的强度和塑性，还能改善其铸造工艺性能，对推广该合金在航空航天等关键领域的应用意义重大。目前工程实践中主要采用Mg-Zr中间合金对镁稀土合金进行细化处理，然而商用Mg-Zr中间合金中Zr粒团聚严重，这些Zr团聚极易在镁熔体中发生沉降，不仅大幅降低了Zr收得率和晶粒细化效果，还会产生严重细化衰退效应。因此，开展Mg-Zr中间合金组织调控研究，揭示该细化剂的显微组织特征对晶粒细化效果及其衰退效应的作用规律，对于镁稀土合金晶粒细化剂设计与开发具有重要的理论与实际应用价值。
在该研究中，吴国华教授团队创新地提出了一种Mg-Zr中间合金晶粒细化剂预处理方法，通过采用频脉冲重熔对Zr晶粒细化剂进行预处理，显著改善了Zr晶粒细化剂的组织均匀性及其细化效果。研究发现，该预处理方法不仅能够大幅提高Mg-Zr中间合金晶粒细化剂中溶质Zr的含量，还能促进大量纳米级（数纳米到数百纳米）Zr粒的过饱和析出，显著细化了细化剂的Zr粒尺寸。基于Mg-Zr中间合金晶粒细化剂的组织遗传性，揭示了Mg-Zr中间合金在预处理过程中的组织演变机制，结合基体与形核核心的界面冶金反应的热力学条件，探明了Mg-Zr中间合金中纳米级Zr对晶体生长的抑制效应与异质形核的影响规律，为晶粒细化剂的设计和制备提出了新思路。细化实验验证表明，该研究所提出的预处理工艺大幅度提高了镁稀土合金的晶粒细化效果。
近年来，在丁文江院士的大力支持下，吴国华教授团队在镁稀土合金开发、制备、成型等方面取得了一系列创新性研究成果，为推动镁稀土合金的应用做出了重要贡献。
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