近日，上海交通大學(xué)輕合金精密成型國家工程研究中心教授吳國華團(tuán)隊(duì)在鎂鋰合金時(shí)效機(jī)制方面取得重要研究進(jìn)展。
鎂鋰合金具有低密度、高比剛度和比強(qiáng)度、良好的電磁屏蔽和減震性能等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于航空航天和電子等領(lǐng)域，作為結(jié)構(gòu)/功能件取代部分鋁合金和普通鎂合金，進(jìn)一步起到結(jié)構(gòu)減重的作用。不過，受限于鎂鋰合金時(shí)效軟化等瓶頸問題，目前，鎂鋰合金的應(yīng)用仍十分有限。近年來，Mg-Li-Zn基合金的開發(fā)具有較好綜合力學(xué)性能和應(yīng)用前景的鎂鋰合金體系。但目前，對于Mg-Li-Zn基合金析出相結(jié)構(gòu)的表征、時(shí)效過程中的相轉(zhuǎn)變規(guī)律及其對力學(xué)性能的影響尚不清晰。因此，深入研究 Mg-Li-Zn基合金的時(shí)效析出行為，揭示其時(shí)效硬化和軟化微觀機(jī)制，可以為高性能鎂鋰合金的設(shè)計(jì)和推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
在該研究中，吳國華團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了不同狀態(tài)下Mg-10Li（-Zn）（-Er）合金的時(shí)效行為，借助原子分辨率HAADF-STEM技術(shù)等多種表征手段和第一性原理計(jì)算，發(fā)現(xiàn)了Mg-10Li-5Zn合金時(shí)效硬化和軟化主要與（Mg, Li）3Zn相演變有關(guān)，構(gòu)建了（Mg, Li）3Zn相的晶體結(jié)構(gòu)模型并探明了其在時(shí)效過程中形貌和成分的演變規(guī)律，提出了Mg-Li-Zn 基合金中基于（Mg, Li）3Zn相轉(zhuǎn)變的新型時(shí)效機(jī)制，發(fā)現(xiàn)Er元素添加可以阻礙低溫時(shí)效時(shí)，（Mg, Li）3Zn相演變從而提高了Mg-Li-Zn基合金的低溫時(shí)效穩(wěn)定性。該研究提出的Mg-Li-Zn基合金中基于（Mg, Li）3Zn相轉(zhuǎn)變的新型時(shí)效機(jī)制，為深入分析鎂鋰合金的時(shí)效行為和熱穩(wěn)定鎂鋰合金設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。
近年來，在上海交通大學(xué)丁文江院士的大力支持下，吳國華團(tuán)隊(duì)在鎂鋰合金材料開發(fā)和強(qiáng)韌化機(jī)理方面取得了一系列研究成果，成功開發(fā)了Mg-Li-Zn-Er和Mg-Li-Al-Zn-Y兩個(gè)系列的鎂鋰合金材料，深入研究了其加工工藝、強(qiáng)韌化和時(shí)效機(jī)制，有望在航空航天和電子產(chǎn)品等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，顯著節(jié)約能源，為助力實(shí)現(xiàn)我國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)提供有力支撐。