基于非晶组分设计镁合金长周期有序结构(LPSO)研究

鉴于新型长周期有序结构(LPSO) 增强镁合金的优异性能及广阔的应用前景，针对镁合金中LPSO结构成分设计研究不足，本项目提出基于非晶组分Mg-TM-RE设计镁合金LPSO结构。本项目受启发于已有研究结果展示的LPSO结构与 Mg-TM-RE 非晶合金在组分上相似性，拟从研究Mg-TM-RE非晶形成与LPSO结构形成的关联性入手，借助非晶合金设计方法及理论，探明LPSO结构的热力学稳定性与合金元素的关系，揭示LPSO结构的形成机制。在探明可形成LPSO结构的Mg-TM-RE非晶组分基础上，调控Mg及合金元素TM和RE，研究合金成分与LPSO结构的形貌、尺寸、体积分数和分布的关系，建立基于Mg-TM-RE非晶合金组分设计镁合金LPSO结构的方法和理论。研究成果将为进一步优化LPSO结构增强的镁合金提供理论指导和实验依据，对我国高性能镁合金的研究起积极的推动作用。

长周期结构（LPSO）增强镁合金有着优异性能力学性能而具有广阔应用前景，而LPSO相的成分设计和组织调控是该类合金开发的基础。本项目以Mg-TM-RE 非晶合金成分为基础，从非晶形成能力较好的Mg-(Cu,Ni,Ag)-Gd 系合金组分出发，发现 Mg-Ni-RE合金具有良好的LPSO结构形成能力和热稳定性，获得了具有高性能长周期结构增强的 Mg-Ni-Gd-Nd系和 Mg-Ni-Gd 系合金以及高热稳定性的长周期结构增强 Mg-Ni-Er 合金。探明了合金元素 TM和RE对LPSO相组织演变和热稳定性的影响规律和机制，建立了LPSO相组织调控的合金设计、热处理工艺以及脉冲磁场凝固控制方法。此外，还揭示了Zr对Mg-RE-Zn合金LPSO结构形成影响规律以及TM和RE对Mg-TM-RE非晶合金力学行为的影响机制。本项目的成功为镁合金中LPSO 相合金设计和组织调控提供了理论指导和实验依据。