金属化合物对铸态Mg-Al合金晶粒细化的作用机制

镁合金的力学性能低于钢铁和铝合金，但镁合金的晶粒细化对力学性能的贡献优于铝合金和钢铁材料。Mg-Al系镁合金作为应用最广泛的镁合金材料，需要探索具有稳定晶粒细化效果的新型金属化合物。在此背景下，本项目以金属化合物数据库为基础，将边-边匹配模型晶体学计算和界面润湿行为表征相结合，研究与设计具有晶粒细化效果的新型金属化合物的成分与结构、表征金属化合物与镁熔体间的界面润湿行为，研究金属化合物在含Al镁合金熔体中的特征参量控制机理，采用HRTEM研究确定金属化合物与镁基体之间的界面结构与晶体学位向关系，从而弄清金属化合物与镁基体之间的晶体学关系、界面行为以及它们与含Al镁合金晶粒尺寸演变之间的内在联系，获得对含Al镁合金具有良好晶粒细化效果的金属化合物。

Mg-Al铸造镁合金作为应用最广泛的镁合金材料，需要探索具有稳定晶粒细化效果的新型金属化合物。为此，本项目主要研究金属化合物的设计及其与镁熔体的界面行为表征、金属化合物对铸态镁合金晶粒尺寸的影响与控制机制、金属化合物在镁熔体中的形成过程与控制动力学、金属化合物与镁基体之间的界面结构与晶体学位向关系的表征与确定等重点内容。通过晶体学计算、反应合成与控制、化合物稳定性及其与基体界面的表征等系统研究，在异质形核金属化合物设计、异质形核机理等方面取得了重要成果。获得了Al2Ca、CaMgSn、Al2Y、Al2Ce等4种具有良好晶粒细化效果的金属化合物种类，镁合金铸态晶粒尺寸细化效果超过50%，特别是Al2Y化合物，不仅铸态晶粒细化效果好，还具有很好的高温稳定性。深入研究了Al2Y化合物与不同Y含量镁基体间的扩散行为和界面特征，及其与基体间的位向关系，初步揭示了Al2Y化合物的晶粒细化机理及其适用基体，为镁合金晶粒细化提供了新的思路。