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孪生:镁合金高性能化的味精

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-05-08  来源:材料人网  浏览次数:1717
核心提示:  孪生:镁合金高性能化的味精作为轻合金的潜力股,镁合金拥有众多优异的性能,例如比强度高、比模量大,良好的散热性、抗震减
   孪生:镁合金高性能化的味精

作为轻合金的潜力股,镁合金拥有众多优异的性能,例如比强度高、比模量大,良好的散热性、抗震减噪性等,使其在航空航天、交通、国防军工、电子产品等领域极具应用价值和前景。但是,一种形式的泛滥,必然造成一种形式的匮乏。要将镁合金的价值利用起来,至今还潜藏着两大技术难题:塑性差、综合力学性能低。

纯镁和大多数镁合金都是密排六方晶体(hcp),变形机制为基面、柱面、锥面滑移和锥面孪生。室温下,镁合金只有基面能提供两个独立的滑移系。并不满足五个独立滑移系的最低要求,塑性变形中极易开裂。为了解决这个问题,可行的办法是利用传统变形过程中的辅助手段——孪生。

一般来说,孪生过程对镁合金塑性变形的直接贡献很小,它的主要功能是在变形中调节晶粒取向,从而激发新的滑移和孪生;同时,孪晶之间发生相互作用产生二次孪生,进一步提高塑性。

悉尼大学的朱素琴研究发现,当镁合金变形速率高到一定程度时,由于变形速度快,滑移系难以启动,强烈的应力集中使合金变形的主导机制由滑移变成孪生。在变形初期,合金中形成高密度的变形孪晶片层,如下图所示。

镁合金板材中的孪晶形貌

孪生一出,应力集中得以释放,抑制裂纹萌生,同时在后续的变形中,孪晶片层内部会产生不稳定的高密度位错,进而发生重排和动态回复。通过动态回复过程,孪晶中形成许多亚结构(如多边形结构、胞状结构等),这些亚结构十分利于动态再结晶的形核,最终得到细小均匀的大角度动态再结晶晶粒,形成超细晶组织,强度、塑性都得到提高。这样既解决了塑性差的问题,也提高了综合力学性能。

由此可见,只要充分利用孪生,高性能镁合金的广泛应用还是指日可待的。

 
 
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