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冷却速率对Mg-Al-Y合金显微组织及力学性能研究

申报人:薛小怀 申报日期:2023-10-06

基本情况

第二十八期“上海交通大学大学生创新实践计划”
冷却速率对Mg-Al-Y合金显微组织及力学性能研究
创新训练项目
工学
材料类
创新类
材料科学与工程学院
薛小怀
指导教师
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  • 国家自然科学基金面上项目, 52171041, Ti2AlNb合金熔敷金属的高熔点质点相界面共格关系特性及组织演化行为,2022/01-2025/12,58万元,在研,主持
  • 中航工业集团公司某企业,***材料焊接技术研究,2019/10-2022/10,70万元,在研,子项目负责人
  • 国家自然科学基金面上项目,51871155,基于素化原理的镁合金焊缝跨尺度镶嵌型微观组织强化机理,2019/01-2022/12,60万元,在研,主持
  • 国家自然科学基金应急管理项目,51842107,金属材料学科申请代码与关键词匹配和优化,2018/05-2018/12,20万元,已结题,主持
  • 广东省现代焊接技术重点实验室开放课题,1200MPa超高强钛合金电子束焊接接头组织演化及对塑性影响的机制,2018/06-2020/05,15万元,已结题,主持
  • 中国航天集团公司某单位,桥丝自动焊接装置,2017/03-2018/06,120万元,已结题,主持
  • 国家自然科学基金联合基金重点项目,U1660203,基于铸锭均质化窗口的熔体离散-增材铸造研究,2017/01-2020/12,309.6万元,已结题,参加
  • 国家自然科学基金青年基金,51604173,高熵合金颗粒增强型铝基复合材料的制备和研究,2017/01-2019/12,20万元,已结题,参加
  • 产学研合作,基于信息融合的大型特种设备起重机械裂纹检测关键技术研究,2017/05-2017/06,3.8万元,已结题,主持
  • 产学研合作,大型游乐设施钢结构焊接冷裂纹控制技术研究及标准制定,2014/06-2017/06,14万元,已结题,主持
  • 产学研合作,压力边界焊接接头性能与模拟焊后热处理关系测试,2015/06-2017/09,18.18万元,已结题,主持
  • 产学研合作,垂直立角焊专用药芯焊丝技术开发,2015/07-2016/07,8万元,已结题,主持
  • 产学研合作 保护气氛对镍基焊缝组织与性能的影响及接头断裂行为,2011/01-2013/12,19.8万元,已结题,主持
  • 产学研合作,2MW轮毂残余应力测量技术,2011/09-2011/12,5万元,已结题,主持
  • 专利技术转让,钢用气保护焊丝,2011/05-2027/06,6万元,已转让,主持
  • 上海市自然科学基金,09ZR1414500,超低碳贝氏体熔敷金属微合金化与柱晶干扰行为,2009/08-2012/07,10万元,已结题,主持
  • 产学研合作,2,25Cr-1Mo-0.25V钢焊接性研究,2009/08-2010/07,27万元,已结题,主持
  • 上海电气中央研究院,上海发电装备关键材料技术中长期发展纲要和实施路线图研究,2009/08-2009/10,6万元,已结题,主持
  • 宝山钢铁股份有限公司,高强钢激光焊接头疲劳性能测试及接头应力测试仪改制,2008/02-2008/12,27万元,已结题,主持
  • 产学研合作,激光焊热模拟测,2007/01-2007/12,14万元,已结题,主持
  • 产学研合作,1.25CrMo钢表面不锈钢堆层金属晶间腐蚀及弯曲性能研究,2007/06-2008/05,12万元,已结题,主持
  • 日本大金公司,Laser welding technology research of the thin plate stainless steel,2007/07-2008/06,18万元,已结题,主持
  • 国家自然科学基金青年基金,50501014,熔化极气保护焊超低碳贝氏体焊缝金属形核过程及强韧性特征研究,2006/01-2006/12,10万元,已结题,主持
  • 产学研合作,百万千瓦级核电反应堆压力容器接管-安全端焊接技术研究,2005/01-2006/6,14万,已结题,主持
  • 产学研合作,P92&E911锅炉管焊接性能试验,2004/04-2004/12,4.99万元,已结题,主持
  • 产学研合作,东海大桥钢管桩水下焊接认证及国产化焊条工艺评定,2004/03-2005/06,4.5万元,已结题,主持
  • 产学研合作,TRIP钢焊接性评定综合技术报告,2004/04-2004/05,3.58万元,已结题,主持

1. 主要为团队的研究背景和研究设计提供方向性的指导,在难点和重点部分进行把关,帮助项目团队解决项目的难点;

 

2. 主要为项目团队的实践创造条件,根据项目团队的实际需求,可以为项目团队协调各方面的工作;

 

3. 基于自身所在的课题组,能够为项目团队的研究提供较为前沿的学术研究的指导;

 

4. 依托学院实验室资源及课题组资源,为项目团队的实验提供设备上的支持。

  镁合金,特别是镁铝合金,作为最轻的金属结构材料,以其低密度、高比强度、优异的可铸性和低回收成本,被广泛应用于航空航天、汽车和3C行业。然而,铸态Mg-Al合金中通常存在粗大的α-Mg晶粒和较差的Mg17Al12相热稳定性,这不利于其力学性能,从而严重限制了其发展和进一步的工程应用。微观结构特征,如晶粒尺寸、第二相和固溶性,是影响铸态合金力学性能和随后的热机械加工条件的关键因素。因此,有必要研究镁铝合金在凝固过程中的微观组织演变。
  值得注意的是,稀土(RE)元素在镁熔体中容易与氢氧结合,从而在熔融过程中达到脱气除杂的净化效果。RE元素的添加也可以改善合金在环境温度和高温下的机械性能,特别是在Mg-Al合金中,这是由于形成了高度热稳定的Al–RE相。尽管在Mg-Al合金中添加RE有很多优点,但普遍存在的问题是,Mg-Al-RE合金中的粗相,尤其是针状相对基体的切削作用较强,在变形过程中不可避免地产生应力集中。因此,为了进一步提高Mg-Al-RE合金的力学性能,有必要对粗Al-RE相进行改性。
  除了合金成分外,凝固过程中的冷却速度对凝固组织也有显著影响,尤其是对第二相的改性。事实证明,提高冷却速度与更高程度的微观组织细化有关,从而提高合金的机械性能。在Mg-Al合金中添加RE后形成Al-RE相,冷却速度对Al-RE相的尺寸和数量也有显著影响,从而改变了晶粒细化效率和强化效果。因此,继续探索和更详细地了解添加RE的Mg-Al合金中冷却速率与微观结构特征之间的关系具有重要意义。
  在本工作中,为了在确保合金成分一致的前提下实现宽范围的冷却速率以调节Al-RE相的尺寸和分布,制备了厚度从5到80mm不等的台阶形铸件AZ31-Y。系统地研究了冷却速率对凝固过程中晶粒尺寸和第二相的影响,并对相关的强化机制进行了量化和详细讨论。

选题成员

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指导教师

序号 教师姓名 电子邮箱 所属学院
1 薛小怀 登录状态下查看 材料科学与工程学院 第一指导教师

选题附件

  • 上海交通大学大学生创新实践计划项目申请表.docx
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