高温高压作用下镁铝合金的结构演化与性能研究

It is well known that microstructure plays a critical role in determing the properties of materials. According to the characteristics of lower strength and poorer plasticity of magnesium alloys, this subject should made to investigate systematically the effect of high pressure and high temperature on the microstructure evoltion and properties of magnesium-aluminnum alloys. The main research contents are included as follows. The structural models for magnesium-aluminum alloys with different amounts of Al atoms containing are build. The structural stability and phase transition of magnesium-aluminum are investigated using first principles calculation. The correlation between high pressure, high pressure and structures. Based on this theory, the magnesium-aluminnum alloys are fully solid solution treatment. Then, the magnesium-aluminnum are aged under different pressure and temperature. The microstructure are observed and the properties are tested. The research purpose of this subjuct is investigated the law of microstructure evolution and properties and the mechanics will be discussed, which is the effect of the temperature and pressure on the microstructure and properties.This research can enrich heat treatment process and theory on improvement of plasticity and strength, and provide scientific basis for controlling the microstructure of magnesium alloys.

众所周知，材料的组织决定材料的性能。针对镁合金强度低、塑性差的特点，本项目拟以镁铝合金为研究对象，系统研究高温高压对镁铝合金组织演变及性能的影响。主要内容包括，搭建不同含量铝原子的镁铝合金晶体结构模型，采用第一性原理计算镁铝合金在高温高压条件下结构稳定性及其转变，建立压力、温度与结构之间的相关性理论。在此理论础上，对镁铝合金进行充分固溶处理，然后在不同温度与不同压力下对镁铝合金进行高温高压时效处理。观察镁铝合金的微观组织、测试其性能。研究目的为研究高温高压对镁铝合金微观组织演化及性能影响规律，探讨压力和温度对镁合金组织演化及性能影响的机制。本项目研究成果可以丰富镁合金塑性和强度改善的热处理工艺方法及其理论，为镁合金微观组织控制的研究提供科学依据。

镁合金作为目前工业应用中最轻的金属结构材料，因其密度小，比强度比刚度高，弹性模量较低、良好的减振性、铸造性能良好，易于加工、回收等优点广泛应用于航空航天、汽车制造和电子产品中。然而，因其塑性差和强度低，镁合金的应用在很大程度上受到限制。众所周知，材料组织结构决定其性能。镁合金的上述性能和特点与本身具有的组织结构密切相关。因此，从镁合金的组织结构入手，探讨调整其组织结构的技术路线，揭示其微观组织演化规律，无疑对镁合金的性能提高是十分有益的。对于绝大多数的固体材料而言，在成分一定的前提下，当温度、压力改变时，材料的组织结构就会发生变化。这种变化将预示着性能的不同，因而有可能通过温度、压力等参量的组合优化，找到获得镁合金更优性能的一个有效途径。为此，本项目以镁铝合金为研究对象，系统研究压力和温度对镁铝合金组织演化的影响，探讨压力和温度对镁合金微观组织影响的机制。结果表明，高温高压下镁及镁铝合金更容易发生hcp→bcc结构转变。与常压时效处理相比较，高压时效处理后AZ91D镁合金仍由基体α-Mg和β-Mg17Al12相组成，但晶粒组织明显细化。同时，高压时效处理抑制β-Mg17Al12相析出，改变了析出相的形态和分布。此外，高压时效处理显著提高AZ91D镁合金的力学性能。