Η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας Lanzhou επιτυγχάνει σημαντική ανακάλυψη σε σύνθετα σύνθετα σύνθετα σπάνιων γαιών

Μια ερευνητική ομάδα από τη Σχολή Μεταλλουργίας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο στον έλεγχο απόδοσης υποευτηκτικών κραμάτων αλουμινίου-πυριτίου. Η ομάδα έχει αναπτύξει ένα καινοτόμο σύνθετο κράμα Al-Ti-La-Sr που ενισχύει ουσιαστικά τόσο τη μικροδομή όσο και τις μηχανικές ιδιότητες των κραμάτων αλουμινίου με μόνο ιχνοποσότητα προσθήκης. Τα ερευνητικά ευρήματα έχουν δημοσιευτεί στο "Journal of Rare Earths", ένα κορυφαίο διεθνές περιοδικό στον τομέα των υλικών σπάνιων γαιών και της μη σιδηρούχας μεταλλουργίας. Ταξινομημένο ως περιοδικό CAS Zone 1 TOP με παράγοντα επιρροής "7.2 για το 2024", το περιοδικό κατέχει ευρεία ακαδημαϊκή επιρροή και ηγετική θέση στη βιομηχανία στην διεθνή κοινότητα επιστήμης υλικών. Ο πρώτος συγγραφέας της εργασίας είναι ο Ερευνητής Ding Wanwu από τη Σχολή Μεταλλουργίας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής, με τους Ερευνητή Ding Wanwu και Λέκτορα An Jiazhi να υπηρετούν ως συν-αντίστοιχοι συγγραφείς.Βιομηχανική ΠρόκλησηΤα υποευτηκτικά κράματα αλουμινίου-πυριτίου, όπως το Al-7Si-0.3Mg, είναι βασικά θεμελιώδη υλικά για ελαφριά δομικά εξαρτήματα σε εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένων των κινητήρων αυτοκινήτων και των αεροδιαστημικών εφαρμογών. Ωστόσο, η μικροδομή τους στην κατάσταση χύτευσης συνήθως υποφέρει από χονδρόκοκκους α-Al και βελονοειδή (σαν βελόνα) κατανομή πυριτίου του ευτηκτικού. Αυτά τα προβλήματα οδηγούν σε χαμηλή αντοχή σε εφελκυσμό και κακή ολκιμότητα, καθιστώντας δύσκολη την κάλυψη των αυστηρών απαιτήσεων της υψηλής τεχνολογίας κατασκευής για κράματα αλουμινίου υψηλής απόδοσης. Οι συμβατικές τεχνικές τροποποίησης συχνά χρησιμοποιούν συνδυασμένη επεξεργασία για την εκλέπτυνση κόκκων και την τροποποίηση της φάσης πυριτίου. Ωστόσο, τα στοιχεία Ti και Sr τείνουν να εμφανίζουν ανταγωνιστικές επιδράσεις, με αποτέλεσμα όχι μόνο περιορισμένη βελτίωση της απόδοσης, αλλά και υψηλότερα επίπεδα προσθήκης και αυξημένο κόστος.Καινοτόμος Λύση & ΜηχανισμόςΓια την αντιμετώπιση αυτής της κοινής πρόκλησης στη βιομηχανία, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε καινοτόμα ένα σύνθετο κράμα σπάνιων γαιών Al-Ti-La-Sr, ξεπερνώντας επιτυχώς το τεχνικό αδιέξοδο που προκαλείται από την αμοιβαία παρεμβολή μεταξύ παραδοσιακών στοιχείων. Η μελέτη διαπίστωσε ότι η φάση σπάνιων γαιών Ti₂Al₂₂₀La που σχηματίζεται στο κράμα παίζει διπλό ρόλο. Από τη μία πλευρά, λειτουργεί ως αποτελεσματικό ετερογενές σημείο πυρηνοποίησης, εκλεπτύνοντας σημαντικά τους α-Al κόκκους. Από την άλλη πλευρά, μέσω της απελευθέρωσης Ti και La και της συνεργιστικής επίδρασης με το Sr, διευκολύνει τη μετατροπή του ευτηκτικού πυριτίου από βελονοειδή σε σφαιροειδή μορφολογία, ενώ προάγει την ομοιόμορφη καθίζηση νανο-κλίμακας δευτερογενών φάσεων. Αυτό δημιουργεί έναν πολυ-κλιμακτικό συνεργιστικό μηχανισμό ενίσχυσης που συνδυάζει την εκλέπτυνση κόκκων, τη σφαιροποίηση της φάσης πυριτίου και την ενίσχυση νανο-φάσης. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι με μόνο ιχνοποσότητα προσθήκης (≤0.2%) του νέου σύνθετου κράματος, η αντοχή σε εφελκυσμό του κράματος Al-7Si-0.3Mg αυξάνεται κατά πάνω από 32%, η αντοχή διαρροής κατά πάνω από 44%, η επιμήκυνση κατά πάνω από 95% και η μικροσκληρότητα κατά πάνω από 26%. Η συνολική απόδοση είναι σημαντικά ανώτερη από την παραδοσιακή διαδικασία Al-Ti-B + Sr, επιλύοντας αποτελεσματικά τα βασικά προβλήματα της βιομηχανίας σχετικά με την ανταγωνιστικότητα των στοιχείων, τα υψηλά επίπεδα προσθήκης και την περιορισμένη ενίσχυση της απόδοσης.

Βασικές Βελτιώσεις Απόδοσης (με προσθήκη ≤0.2%)

+32%

Αντοχή σε Εφελκυσμό

+44%