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鋁鎂合金中受限晶體結(jié)構(gòu)的原子擴(kuò)散行為研究取得重要突破

2021-08-26 09:57  來源:科技部高技術(shù)中心  瀏覽:  

子擴(kuò)散是自然界的一種常見現(xiàn)象,也是材料制備加工過程中調(diào)控材料結(jié)構(gòu)性能的基本過程。利用金屬的高原子擴(kuò)散速率可以在較低溫度下大幅度調(diào)控金屬材料的結(jié)構(gòu)和性能,獲得良好的綜合特性。但是,高擴(kuò)散速率會使金屬材料在高溫下結(jié)構(gòu)失穩(wěn),導(dǎo)致許多優(yōu)異性能喪失。如何有效降低金屬、合金中的原子擴(kuò)散,提高在高溫下材料結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定性,是制約高性能金屬材料發(fā)展的重要瓶頸之一。

近期,科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心受托管理的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“納米科技”重點(diǎn)專項(xiàng)“新型納米金屬材料的構(gòu)筑及使役行為研究”項(xiàng)目取得重要研究進(jìn)展。中科院金屬研究所的項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過協(xié)同攻關(guān),發(fā)現(xiàn)高溫下受限晶體結(jié)構(gòu)在具有極細(xì)晶粒的過飽和鋁鎂合金中可以有效地抑制原子擴(kuò)散。通過形成受限晶體這種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),隨著樣品退火溫度的增加,由原子擴(kuò)散控制的納米晶粒金屬間相析出過程、晶粒的生長粗化行為均被有效地抑制到平衡熔化溫度區(qū)間。在這個溫度附近,其表觀跨界擴(kuò)散率相比于無受限晶體結(jié)構(gòu)的鋁鎂合金樣品,降低了約7個數(shù)量級。受限晶體為阻止原子在金屬和替代合金中的擴(kuò)散提供了強(qiáng)大的屏障,實(shí)現(xiàn)了在熔化溫度下比傳統(tǒng)合金高得多的穩(wěn)定性。

該研究成果有望利用受限晶體結(jié)構(gòu)開發(fā)出先進(jìn)的工程合金,并為發(fā)展高性能、高熱穩(wěn)定性金屬材料開辟一條全新的路徑。相關(guān)研究成果于2021年8月發(fā)表在Science上。


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