新しいアルミニウム合金の層状構造により、強度と可塑性が同時に向上します

2021-11-26

強度と可塑性は、材料科学者が解決したいと望んでいる矛盾した問題でした。この記事では、アルミニウム合金の強力な塑性を同時に改善する新しい方法を提案します。

積み重ねられたTiCp / Al-Mg-Si複合材料と比較して、得られた合金の収率は、強度が380MPaから443MPaに増加し、均一伸びが5.0％から6.4％に増加しました。これは、ナノ粒子を使用したヘテロ構造の設計と準備の開発と研究。

粒子強化アルミニウムマトリックス複合材料では、ナノ粒子はマトリックス合金の強度を大幅に向上させ、その可塑性を向上させることさえできます。しかし、粒子含有量が高い場合でも、ナノ粒子をどのように均一に分散させるかは、この分野での難しい問題のXNUMXつです。多くの研究により、大きな塑性変形が粒子の分散を改善し、ナノ粒子がアルミニウム合金の粒子構造を効果的に微細化し、析出相を微細化できることが示されています。ナノ粒子の分散液を使用して新しいマイクロヘテロ構造を設計し、アルミニウム合金を改善するために、マトリックスの機械的特性は新しいアイデアを提供します。

最近、吉林大学のJiang Qichuan教授（対応著者）、Qinglong Zhao准教授（対応著者）などが、マスター合金鋳造法と累積圧延プロセスにより、アルミニウム合金に新しいタイプの不均一層構造を作成することに成功しました。従来の積層圧延ナノ粒子強化Al-Mg-Si複合材料と比較して、複合積層圧延Al-Mg-Si合金/ナノ複合材料は、ベースアルミニウム合金の強度と可塑性を同時に向上させます。関連する結果は、「Al-Mg-Si合金/ナノコンポジットの階層的に不均一な構造によって強度と延性が同時に向上する」というタイトルでMaterials ResearchLettersに掲載されました。この論文の最初の著者は、博士課程の学生であるGengRunです。

著者らは、ベース合金としてAl-Mg-Si合金を使用し、マスター合金鋳造法により、その場で合成されたナノTiC粒子をベース合金に添加しました。続いて、ベース合金の冷間圧延シートとナノTiC粒子強化複合材料の冷間圧延シートが複合累積圧延されます。最後に、32層の複合積層シートが得られ、多層の不均一構造を形成しました。マトリックス層と複合材料層は二重サイズの結晶粒構造を形成し、同時に、マトリックスクロマトグラフィー相サイズは複合材料層の沈殿相サイズよりも大きい。

室温での引張結果は、複合圧延板が最も高い引張強度を持ち、従来の累積積み重ね複合材料と比較して、強度と可塑性が同時に改善されたことを示しています。積層TiCp / Al-Mg-Si複合材料と比較して、Al-Mg-Si合金/ナノ複合材料の降伏強度は380MPaから443MPaに増加し、均一伸びは5.0％から6.4％に増加しました。分析は、複合圧延材料では、マトリックス層の導入により、異なる層が異なる強い可塑性を有することを示しています。変形能が異なるため、追加のせん断力が導入され、ナノ粒子の方向性分散がより促進されます。付録は、引張強度の異方性のモデルを確立します。これは、同様の構造を持つナノ粒子強化アルミニウムマトリックス複合材料に適しています。

最後に、TiCナノ粒子（TiCp）の層状分布、バイモーダルサイズの粒子と析出相の新しいヘテロ構造は、より高い強度を提供し、粒子分散の困難さによる可塑性の低下の問題を改善します。この記事は、ナノ粒子を使用した不均一構造の設計と準備の開発と研究のための新しい技術的アプローチを提供します。

一般に、この論文は、多層セラミック粒子の強くて丈夫な複合構造を設計および製造するための新しい方法を提案し、それによって同時にアルミニウム合金の強い可塑性を改善し、Al-Mg-Siで成功裏にマトリックス合金とTiCp / Al-Mg-Si複合材料、層状分布のTiCナノ粒子、バイモーダルサイズの結晶粒と析出相が得られます。

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