近日，上海交通大學(xué)輕合金精密成型國家工程研究中心吳國華教授團(tuán)隊與澳大利亞昆士蘭大學(xué)的David H. StJohn教授團(tuán)隊合作，在鎂稀土合金晶粒細(xì)化方面的研究取得重要進(jìn)展。

鎂稀土合金密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、耐熱性能好、阻尼減振性優(yōu)良，在航空航天和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。晶粒細(xì)化能夠同時提高鎂稀土合金的強(qiáng)度和塑性，還能改善其鑄造工藝性能，對推廣該合金在航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用意義重大。目前，工程實踐中主要采用Mg-Zr中間合金對鎂稀土合金進(jìn)行細(xì)化處理，然而，商用Mg-Zr中間合金中Zr粒團(tuán)聚嚴(yán)重，這些Zr團(tuán)聚極易在鎂熔體中發(fā)生沉降，不僅大幅降低了Zr收得率和晶粒細(xì)化效果，還會產(chǎn)生嚴(yán)重細(xì)化衰退效應(yīng)。因此，開展Mg-Zr中間合金組織調(diào)控研究，揭示該細(xì)化劑的顯微組織特征對晶粒細(xì)化效果及其衰退效應(yīng)的作用規(guī)律，對于高效鎂稀土合金晶粒細(xì)化劑設(shè)計與開發(fā)具有重要的理論與實際應(yīng)用價值。

在該研究中，吳國華教授團(tuán)隊創(chuàng)新地提出了一種Mg-Zr中間合金晶粒細(xì)化劑預(yù)處理方法，通過采用超高頻脈沖重熔對Zr晶粒細(xì)化劑進(jìn)行預(yù)處理，顯著改善了Zr晶粒細(xì)化劑的組織均勻性及其細(xì)化效果。研究發(fā)現(xiàn)，該預(yù)處理方法不僅能夠大幅提高M(jìn)g-Zr中間合金晶粒細(xì)化劑中溶質(zhì)Zr的含量，還能促進(jìn)大量納米級（數(shù)納米到數(shù)百納米）Zr粒的過飽和析出，顯著細(xì)化了細(xì)化劑的Zr粒尺寸。基于Mg-Zr中間合金晶粒細(xì)化劑的組織遺傳性，揭示了Mg-Zr中間合金在預(yù)處理過程中的組織演變機(jī)制，結(jié)合基體與形核核心的界面冶金反應(yīng)的熱力學(xué)條件，探明了Mg-Zr中間合金中納米級Zr對晶體生長的抑制效應(yīng)與異質(zhì)形核的影響規(guī)律，為高效晶粒細(xì)化劑的設(shè)計和制備提出了新思路。細(xì)化實驗驗證表明，該研究所提出的預(yù)處理工藝大幅度提高了鎂稀土合金的晶粒細(xì)化效果。

近年來，吳國華教授團(tuán)隊在高性能鎂稀土合金開發(fā)、制備、成型等方面取得了一系列創(chuàng)新性研究成果，為推動鎂稀土合金的應(yīng)用作出了重要貢獻(xiàn)。