Nhóm nghiên cứu Đại học Công nghệ Lanzhou đạt được bước đột phá lớn trong hợp kim tổng hợp đất hiếm

Một nhóm nghiên cứu từ Trường luyện kim và kỹ thuật môi trường đã đạt được tiến bộ đáng kể trong kiểm soát hiệu suất của hợp kim nhôm-silicon hypoeutectic.Nhóm nghiên cứu đã phát triển một hợp kim tổng hợp Al-Ti-La-Sr mới có thể cải thiện đáng kể cả cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của hợp kim nhôm với chỉ thêm dấu vếtKết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chíTạp chí đất hiếm, một tạp chí quốc tế hàng đầu trong lĩnh vực vật liệu đất hiếm và kim loại phi sắt.7.2 cho năm 2024, tạp chí có ảnh hưởng học thuật rộng rãi và lãnh đạo ngành trong cộng đồng khoa học vật liệu quốc tế.Tác giả đầu tiên của bài báo là nhà nghiên cứu Ding Wanwu từ Trường luyện kim và kỹ thuật môi trường, với nhà nghiên cứu Ding Wanwu và giảng viên An Jiazhi làm đồng tác giả.

Thách thức của ngành công nghiệp

Hợp kim nhôm silicon hypoutetic, chẳng hạn như Al-7Si-0.3Mg, là vật liệu nền tảng chính cho các thành phần cấu trúc nhẹ trong thiết bị cao cấp,bao gồm động cơ ô tô và các ứng dụng hàng không vũ trụTuy nhiên, cấu trúc vi mô như đúc của chúng thường bị các hạt α-Al thô và phân phối silicon eutectic (giống như kim).Những vấn đề này dẫn đến độ bền kéo thấp và độ dẻo kém, làm cho nó khó khăn để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của sản xuất cao cấp cho hợp kim nhôm hiệu suất cao.Các kỹ thuật sửa đổi thông thường thường sử dụng một phương pháp xử lý kết hợp của tinh chế hạt và sửa đổi giai đoạn siliconTuy nhiên, các yếu tố Ti và Sr có xu hướng thể hiện tác dụng đối nghịch, dẫn đến không chỉ cải thiện hiệu suất hạn chế mà còn có mức độ bổ sung cao hơn và chi phí tăng.

Giải pháp và cơ chế sáng tạo

Để giải quyết thách thức chung này trong ngành công nghiệp, nhóm nghiên cứu sáng tạo phát triển một hợp kim tổng hợp đất hiếm Al-Ti-La-Sr,vượt qua thành công nút thắt kỹ thuật do sự can thiệp lẫn nhau giữa các yếu tố truyền thốngNghiên cứu cho thấy rằng giai đoạn đất hiếm Ti2Al20La được hình thành trong hợp kim đóng một vai trò kép.Mặt khác, thông qua việc giải phóng Ti và La và hiệu ứng hợp tác với Sr, nó tạo điều kiện cho sự chuyển đổi của silicon eutectic từ hình dạng acicular sang hình dạng hạt,trong khi thúc đẩy sự lắng đọng đồng đều của các pha thứ cấp quy mô nanoĐiều này thiết lập một cơ chế củng cố hợp tác đa quy mô kết hợp tinh chế hạt, hình cầu giai đoạn silicon và củng cố nano-phase.Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng chỉ với thêm dấu vết (≤0.2%) của hợp kim tổng hợp chính mới, độ bền kéo của hợp kim Al-7Si-0.3Mg tăng hơn 32%, độ bền hơn 44%, độ kéo dài hơn 95% và độ cứng vi mô hơn 26%.Hiệu suất tổng thể vượt trội đáng kể so với quy trình Al-Ti-B + Sr truyền thống, giải quyết hiệu quả các điểm khó khăn chính của ngành công nghiệp về sự đối lập yếu tố, mức độ bổ sung cao và tăng hiệu suất hạn chế.

Khả năng tương lai

Nhìn về phía trước, nhóm nghiên cứu sẽ tập trung vào việc chuẩn bị chi phí thấp và hiệu quả các hợp kim chủ giai đoạn đất hiếm vi mô nano, sản xuất dây và các ứng dụng kỹ thuật.Nhóm này nhằm mục đích tăng tốc việc dịch và quảng bá các kết quả nghiên cứu này, hỗ trợ nâng cấp công nghệ các vật liệu nhẹ trong xe năng lượng mới, sản xuất thiết bị cao cấp và các lĩnh vực khác,do đó đóng góp cho sự phát triển chất lượng cao của ngành công nghiệp vật liệu kim loại phi sắt của Trung Quốc.