简介
镁基轻质材料及应用团队负责人是陈荣石教授,现有成员近20余人。主要研究方向:镁合金材料加工制备工艺-组织-性能关系、高品质镁合金结构零部件成形技术、镁基复合材料的研发和制备。团队已在镁合金开发及其应用领域完成或正在承担项目三十余项,包括国家自然科学基金、国家 “863”计划、 “973”计划、重点研发、科技支撑计划,装发部、工信部和科工局项目,国际合作及企业委托等各类项目。在Acta Materialia、Scripta Materialia、Journal of Magnesium and Alloys、Materials Science and Engineering: A等学术期刊累计发表论文120余篇,总计被他人引用近5000次。团队在学术研究成果基础上,大力推动并实施镁合金生产及应用技术进步,已申请或者已获得授权专利20多项。发展了镁合金熔体净化和反重力铸造技术,开发了挤压、轧制和锻造工艺,研发高强镁合金铸件和高强变形材,建立了国家军品质量管理体系认证。研制的铸件对新一代大型运载火箭长征五号和长征七号发挥了尚无替代支撑作用。研制的变形材在神舟载人飞船、天宫、嫦娥、天问、空间站等重要航天型号上使用。
研究领域:
回收再利用镁基结构材料高品质镁合金研制合金开发
开展新型高塑性镁合金板材成分设计研发,组织织构调控技术及原理的相关研究工作,相继研发和制备出了非基面织构、室温高成形性Mg-Zn-RE/Ca 镁合金板材,开展Mg-Zn-RE/Ca 系热轧制和冷轧组织性能表征、大变形量轧制工艺调控组织织构和性能研究。研发了优良力学性能和物理性能的Mg-RE系合金(G04),开发出铸造高强铸造Mg-Gd-Y-Zr合金,建立冶炼、铸造、锻造生产工艺规程及完善的质量管理体系。
制备加工
(1)镁合金熔体净化技术和反重力铸造技术的开发及应用,镁-稀土合金熔炼过程易形成大量夹杂物,传统熔剂精炼工艺去除困难。提出采用液态介质净化镁合金熔体,解决高强耐热镁-稀土合金铸件夹渣控制难题。获得已授权专利。通过反重力铸造成型技术可以有效解决铸件的疏松控制难题。
(2)(近)各向同性高强镁合金锻、挤、轧技术的研发及应用,研发了新型高速锻造工艺,利用高速变形促使孪生大量产生,并诱导再结晶发生,迅速细化组织、弱化织构,获得优异综合力学性能。通过稀土微合金化、优化轧制工艺,调控镁合金板材织构,成功研发制备了一种具有非基面织构、室温高塑性和高成形性能的新型镁合金板材,使镁合金板材的室温成形成为可能。
产品应用
航天用超大型镁合金铸件
基础研究
(1)镁稀土合金强韧化机理基础研究,稀土元素可降低非基面滑移临界剪切应力并抑制 {10-12} 孪生,研究表明了基面滑移的非 Schmid 因子行为参与了镁稀土合金变形过程。首次揭示了铸造Mg-Gd-Y-Zr 合金的断裂机理:塑性变形过程中基面<a>滑移受到晶界阻碍,晶粒间变形难以协调,而诱发基面解理微裂纹,其增殖与相互连接诱发了材料的破坏性断裂。研究成果发表在Acta Materialia和Materials Science and Engineering: A学术期刊。
(2)镁合金轧制过程中动态再结晶机理,通过施密特因子预测了不同孪晶变体的活性,结合晶内差轴法分析位错滑移类型,很好地解释了“轧向偏转”变形织构的形成机理主要来自于二次孪晶中择优激活的初生压缩孪晶变体(低变形量)和剪切带(高变形量)。研究成果发表在Scripta Materialia期刊。
教师
依托西安交通大学材料学院、金属材料强度国家重点实验室,实验平台建有微观表征(环境透射电镜、球差矫正透射电镜、扫描电镜等),微纳米加工(聚焦离子束、离子减薄仪、纳米减薄仪等),多场耦合纳米力学测试(可实现循环加载和力热、力气、力热气耦合的Hysitron PI95 J1B、H1H、J1E样品杆等),成分结构表征(XRD、能谱、EELS、光谱等),材料制备(自主研发高纯镁精炼炉、真空熔炼炉、马弗炉、管式炉等),材料加工(挤压机、机加工等),计算机群等设备,可为镁相关基础研究和应用开发提供必要的硬件设施。
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