تیم تحقیقاتی دانشگاه فناوری لانژو در زمینه آلیاژ های جامع زمین های نادر پیشرفت بزرگی را به دست آورد

یک تیم تحقیقاتی از دانشکده متالورژی و مهندسی محیط زیست، پیشرفت قابل توجهی در کنترل عملکرد آلیاژهای آلومینیوم-سیلیکون هیپویوتکتیک داشته است. این تیم یک آلیاژ مادر کامپوزیتی جدید Al-Ti-La-Sr را توسعه داده است که با افزودن مقادیر ناچیز، هم ساختار میکروسکوپی و هم خواص مکانیکی آلیاژهای آلومینیوم را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. یافته‌های تحقیقاتی در "مجله خاکی‌های کمیاب" منتشر شده است، "یک مجله بین‌المللی پیشرو در زمینه مواد خاکی کمیاب و متالورژی فلزات غیرآهنی. این مجله که به عنوان یک مجله برتر منطقه ۱ CAS با ضریب تأثیر "۷.۲ برای سال ۲۰۲۴" طبقه‌بندی شده است، نفوذ گسترده آکادمیک و رهبری صنعتی در جامعه بین‌المللی علم مواد دارد. نویسنده اول مقاله پژوهشگر دینگ وان‌وو از دانشکده متالورژی و مهندسی محیط زیست است و پژوهشگر دینگ وان‌وو و مدرس آن جیاژی به عنوان نویسندگان همکار مسئول مکاتبات عمل می‌کنند.چالش صنعتیآلیاژهای آلومینیوم-سیلیکون هیپویوتکتیک، مانند Al-7Si-0.3Mg، مواد پایه کلیدی برای اجزای ساختاری سبک وزن در تجهیزات پیشرفته، از جمله موتورهای خودرو و کاربردهای هوافضا هستند. با این حال، ساختار میکروسکوپی ریخته‌گری شده آنها معمولاً از دانه‌های درشت α-Al و توزیع سیلیسیوم یوتکتیک سوزنی (سوزنی شکل) رنج می‌برد. این مسائل منجر به استحکام کششی پایین و انعطاف‌پذیری ضعیف می‌شود و برآورده کردن الزامات سختگیرانه تولید پیشرفته برای آلیاژهای آلومینیوم با کارایی بالا را دشوار می‌سازد. تکنیک‌های اصلاحی متداول اغلب از عملیات ترکیبی ریزدانه‌سازی و اصلاح فاز سیلیسیوم استفاده می‌کنند. با این حال، عناصر Ti و Sr تمایل به اثرات متضاد دارند که نه تنها منجر به بهبود محدود عملکرد می‌شود، بلکه منجر به سطوح افزودنی بالاتر و افزایش هزینه‌ها می‌شود.راه حل نوآورانه و مکانیسمبرای مقابله با این چالش رایج در صنعت، تیم تحقیقاتی به طور نوآورانه‌ای یک آلیاژ مادر کامپوزیتی خاکی کمیاب Al-Ti-La-Sr را توسعه داد و با موفقیت بر گلوگاه فنی ناشی از تداخل متقابل عناصر سنتی غلبه کرد. این مطالعه نشان داد که فاز خاکی کمیاب Ti₂Al₂₀La تشکیل شده در آلیاژ نقش دوگانه‌ای ایفا می‌کند. از یک سو، به عنوان یک سایت هسته‌زایی ناهمگن کارآمد عمل می‌کند و دانه‌های α-Al را به طور قابل توجهی ریز می‌کند. از سوی دیگر، از طریق آزادسازی Ti و La و اثر هم‌افزایی با Sr، تبدیل سیلیسیوم یوتکتیک از مورفولوژی سوزنی به دانه‌ای را تسهیل می‌کند، در حالی که رسوب یکنواخت فازهای ثانویه در مقیاس نانو را ترویج می‌دهد. این یک مکانیسم تقویت هم‌افزایی چند مقیاسی را ایجاد می‌کند که ریزدانه‌سازی، کروی شدن فاز سیلیسیوم و تقویت فاز نانو را ترکیب می‌کند. نتایج تجربی نشان می‌دهد که با افزودن مقادیر ناچیز (≤۰.۲٪) آلیاژ مادر کامپوزیتی جدید، استحکام کششی آلیاژ Al-7Si-0.3Mg بیش از ۳۲٪، استحکام تسلیم بیش از ۴۴٪، ازدیاد طول بیش از ۹۵٪ و سختی میکروسکوپی بیش از ۲۶٪ افزایش می‌یابد. عملکرد کلی به طور قابل توجهی برتر از فرآیند سنتی Al-Ti-B + Sr است و به طور موثر نقاط درد کلیدی صنعت یعنی تضاد عنصری، سطوح افزودنی بالا و افزایش محدود عملکرد را حل می‌کند.

بهبودهای کلیدی عملکرد (با افزودن ≤۰.۲٪)

+۳۲٪

استحکام کششی

+۴۴٪