镁和镁合金的晶界内耗研究

The grain boundary internal friction peak was discovered by Prof Ke. the mechanism of the peak has been extensively studied in fcc structured metals,but much less studied in those with other crystal structures. Pure magnesium has a close-packed hexagonal structure, and the Mg alloys are extensively used in many applications. On the basis of our works of fcc metals, this project attempts to study the grain boundary relaxation for different types of grain boundaries with different misorientations by using bicrystals of Mg and Mg alloys.So that we can reveal the dependenc of the relaxation parameters on boundary type and crystal structure.The results obtained not only can further clarify the microscopic mechanism of the grain boundary internal friction peak, but also provide useful infromation for the deveploment of Mg alloys.

晶界内耗峰是我国科学家葛庭燧先生首先发现的。关于面心立方晶系的晶界内耗峰微观机制已有大量的研究，但对其它晶系材料的晶界内耗研究相对较少。纯镁属于密积六方晶体结构，镁合金在很多工业中有广泛的应用。本项目拟在前期面心立方晶系工作的基础上，用纯镁和镁合金的双晶试样，研究其不同晶界类型和不同取向差晶界的内耗，以揭示晶界弛豫参量与晶界类型的关系，以及与不同晶体结构的关系。本项目的研究结果不仅能够进一步阐明晶界内耗峰的微观机制和影响因素，而且可以对镁合金的研制提供有益的资料。

晶界结构和性能的研究一直是凝聚态物理和材料科学的重要领域。而力学谱，尤其是晶界内耗温度谱能够灵敏地反映晶界的状态和动力学特征。晶界内耗峰是葛庭燧先生 1947 年首先在多晶纯 Al 中发现的，国际上称为葛峰。镁属于六方结构晶系，由于镁合金的密度小，比强度高，因此镁合金在航空航天工业、汽车工业和电子工业中具有广阔的应用前景。.首先，对晶体生长设备进行升级改造，提高了所生长的大块纯镁晶体晶格结构完整性，生长出高质量純镁单晶和一系列不同角度的的純镁双晶。对比测量了純镁单晶、多晶和系列双晶的内耗温度谱。结果表明，多晶内耗温度曲线中温区只有一个明显的弛豫型内耗峰，而真正的纯镁单晶内耗温度曲线上的对应位置没有内耗峰出现。而对不同取向差的純镁双晶的内耗测量结果表明，双晶内耗曲线上有两个内耗峰，其中弛豫型低温峰与多晶中的晶界内耗峰峰位对应，但峰高远低于多晶中晶界峰的高度。.纯镁单晶经过微小扭转变形后，在其第一次升温内耗温度谱上出现了3个明显的内耗峰，其中低温峰可能和新鲜可动位错或空位相关，经过一定温度退火，可动位错或空位消失；而中温峰为伴随新鲜位错湮灭的再结晶峰。采用内耗方法，通过改变升温速率，测量了大塑性变形的純镁单晶内耗，得到了一系列不同升温速率下的内耗峰峰温，得到純镁再结晶激活能,与晶界弛豫激活能接近。. 真空熔炼了三种镁锂合金，正是这种双相结构，使得在外力条件下，镁锂双相合金的相界、晶界同时能够参与到外加应力的弛豫过程，共同起到了能量耗散的作用，从而导致镁锂合金具有优良的阻尼性能。. 本项目采用纯镁制备純镁双晶，不仅能够从更深的层次上阐明晶界内耗的微观机制和影响因素，而且可以研究镁合金的组织结构与使用性能的关系，对高性能镁合金的研制提供有益的帮助。从而使我国在晶界内耗这一研究领域继续保持国际前沿水平。