L'équipe de recherche de l'Université de technologie de Lanzhou réalise une percée majeure dans les superalliages composites de terres rares

Une équipe de recherche de l'École de métallurgie et d'ingénierie environnementale a réalisé des progrès significatifs dans le contrôle des performances des alliages hypoeutectiques d'aluminium et de silicium.L'équipe a développé un nouvel alliage composite Al-Ti-La-Sr qui améliore considérablement à la fois la microstructure et les propriétés mécaniques des alliages d'aluminium avec seulement des traces d'additionLes résultats de la recherche ont été publiés dans leLe journal des terres rares, une revue internationale de premier plan dans le domaine des terres rares et de la métallurgie non ferreuse.7.2 pour 2024, la revue détient une influence académique étendue et un leadership de l'industrie dans la communauté internationale des sciences des matériaux.Le premier auteur de l'article est le chercheur Ding Wanwu de l'école de métallurgie et d'ingénierie environnementale, avec le chercheur Ding Wanwu et le professeur An Jiazhi en tant qu'auteurs correspondants.

Défi du secteur

Les alliages d'aluminium et de silicium hypoeutiques, tels que l'Al-7Si-0,3Mg, sont des matériaux de base clés pour les composants structurels légers des équipements haut de gamme,y compris les moteurs automobiles et les applications aérospatialesCependant, leur microstructure en fonte souffre généralement de grains α-Al grossiers et de distribution aciculaire (à l'aiguille) du silicium eutectique.Ces problèmes entraînent une faible résistance à la traction et une mauvaise ductilité, ce qui rend difficile le respect des exigences strictes de la fabrication haut de gamme pour les alliages d'aluminium de haute performance.Les techniques de modification classiques utilisent souvent un traitement combiné de raffinage des grains et de modification de la phase de silicium.Cependant, les éléments Ti et Sr ont tendance à présenter des effets antagonistes, ce qui entraîne non seulement une amélioration limitée des performances, mais aussi des niveaux d'addition plus élevés et des coûts plus élevés.

Solution et mécanisme innovants

Pour relever ce défi commun dans l'industrie, l'équipe de recherche a développé de manière innovante un alliage maître composite de terres rares Al-Ti-La-Sr,surmonter avec succès le goulot d'étranglement technique causé par l'interférence mutuelle entre les éléments traditionnelsL'étude a révélé que la phase de terres rares Ti2Al20La formée dans l'alliage joue un double rôle: d'une part, elle agit comme un site de nucléation hétérogène efficace, raffinant de manière significative les grains α-Al.D'autre part, grâce à la libération de Ti et de La et à l'effet synergique avec Sr, il facilite la transformation du silicium eutectique d'une morphologie aciculaire à une morphologie granulaire,tout en favorisant la précipitation uniforme des phases secondaires à l'échelle nanométriqueCela établit un mécanisme de renforcement synergique à plusieurs échelles combinant le raffinement des grains, la sphéroïdisation de la phase de silicium et le renforcement de la nano-phase.Les résultats expérimentaux démontrent qu'avec une simple addition en traces (≤0.2%) du nouvel alliage composite maître, la résistance à la traction de l'alliage Al-7Si-0.3Mg est augmentée de plus de 32%, la résistance au rendement de plus de 44%, l'allongement de plus de 95% et la microdureté de plus de 26%.Les performances globales sont nettement supérieures au procédé traditionnel Al-Ti-B + Sr, résolvant efficacement les principaux problèmes de l'industrie tels que l'antagonisme des éléments, les niveaux élevés d'addition et l'amélioration limitée des performances.

Perspectives pour l'avenir

À l'avenir, l'équipe de recherche se concentrera sur la préparation à faible coût et efficace d'alliages maîtres en phase de terre rare micro-nano, la production de fil et les applications d'ingénierie.L'équipe vise à accélérer la traduction et la promotion de ces résultats de recherche, en soutenant la mise à niveau technologique des matériaux légers dans les véhicules à énergie nouvelle, la fabrication d'équipements haut de gamme et d'autres domaines,contribuant ainsi au développement de haute qualité de l'industrie chinoise des matériaux métalliques non ferreux.