圍繞高強度耐熱鋁基輕質合金的相圖、重要化合物晶體結構與性能預測,采用實驗和理論計算相結合的手段來研究上述基礎科學問題,開展了包括“Al-RE系新型耐熱強化相的結構和性能預測”、“Al-TM -X系新型(耐熱)強化相的結構和性能預測”、“鋁合金亞穩相及其強化機理研究” 、“新型鋁-稀土系多組元高熵輕質結構材料探索”、“Al-Zr-RE體系相圖、相結構與性能”、“Al-Cr體系相圖、相結構與性能”及“Al-V, Mo體系相圖、相結構與性能”等7個方面的基礎研究以及其應用探索的工作。
(1)研究成果已在《J. Alloys Compds.》、《J. Solid State Chem.》、《J. Appl. Phys.》等15種知名國際學術期刊上發表論文45篇,其中已被SCI收錄45篇、EI收錄41篇,SCI影響因子總和達119.183;已獲得公開國家發明專利授權2項;在國際和國內重要學術會議上做報告5次。
(2)論文被同行在材料學頂級刊物《Mater Today 》(影響因子24.537) 、《Acta Mater.》等57種期刊上以長篇綜述和論文的形式引用275次。
(3)國際衍射數據中心(ICDD)收錄了本項目3個化合物的晶體結構和衍射數據等研究結果,并授予ICDD貢獻獎。
(4)提出的稀土元素對多組元高熵合金材料體系的結構與性能的影響研究受到同行的高度評價與引用,同時研究結果被首次提出高熵合金概念的臺灣學者葉均蔚教授正面評價引用。
(5)創新人才培養效果顯著,多名學生獲得國家級獎勵3項。
高強度耐熱鋁合金在高溫下有良好的抗氧化性,在溫度和載荷(動態和靜態)的長時間作用下具有抗塑性變形(蠕變)和破壞能力及導熱性好和密度低等特點,因而在電力、汽車、船舶、航空、航天、兵器等行業得到廣泛應用。尤其是應用于舊線路改造,增容效果突出,可節約大量的金屬材料和基建投資,尤其適用于需要高強度、大容量的線路,在長距離、大跨越、超高壓輸電電網改造中,起到節能、節材、節地(節約輸電走廊)的作用。因此,開展高強度耐熱鋁合金的相關基礎研究、促進我國自主知識產權鋁合金品種的開發具有十分重要的理論和現實意義。
為了保證多組元高強度耐熱鋁合金具有所需的綜合性能,其體系設計時需要保證合金元素在Al中的固溶度小、能形成合適的增強相、在Al中的擴散系數低、而其所形成的合金可采用傳統工藝凝固。許多過渡族金屬(TM)元素和稀土元素由于可與Al形成Al?M(L12結構)增強相,具有很好的研究前景。因此,充分了解過渡金屬元素和稀土元素對鋁的協同作用機理,開展Al-TM-RE體系相關的基礎研究對于發展新型的高性能耐熱鋁合金具有重要意義。
然而,之前國際上雖然有關于Al-TM-RE系的高性能耐熱鋁合金基礎研究工作,但報道還比較少且并不系統。關于多組元多相高強度耐熱鋁合金材料設計、三元及其以上合金相圖和相結構、熱力學數據、顯微組織演變模擬及性能等方面的研究報道還很欠缺,對有關體系中的有效強化相還缺乏系統的研究與深入的認識,制約了相關多元鋁合金的體系設計與制備工藝的發展。
為此,我們立足于廣西的實際,以廣西大學相圖與相結構研究50多年的學術積淀為基礎,自2006年起組織了一支以青年研究人員為主的科研團隊,從背景問題收集、研究方向濃縮、工作方案提出等出發,圍繞新型高強度耐熱鋁合金相關的相關體系相圖、重要化合物晶體結構與性能預測的主要研究目標,采用實驗和理論計算相結合的手段來研究上述基礎科學問題,開展了包括“Al-RE系新型耐熱強化相的結構和性能預測”、“Al-TM (Cu, V, Cr, Nb, Ta, Si, Ge, Pt, Zn)-X(X=Ho, B, C, Ti, Zr, Hf, Sc, Cr, Se, Te, RE, Hf, Ca)系新型(耐熱)強化相的結構和性能預測”、“鋁合金亞穩相及其強化機理研究”、“新型鋁-稀土系多組元高熵輕質結構材料探索”、“Al-Zr-RE體系相圖、相結構與性能”、“Al-Cr體系相圖、相結構與性能”、“Al-V, Mo體系相圖、相結構與性能”等7個方面的基礎研究以及應用探索的工作。
掃碼關注,查看更多科技成果