近日，冶金與環(huán)境學(xué)院有色金屬冶金研究團(tuán)隊(duì)在亞共晶鋁硅合金性能調(diào)控領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)出新型Al-Ti-La-Sr復(fù)合中間合金，通過(guò)微量添加即可實(shí)現(xiàn)鋁合金組織與力學(xué)性能的大幅提升，相關(guān)研究成果正式發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《Journal of Rare Earths》。該期刊是全球稀土材料與有色金屬冶金領(lǐng)域的重要學(xué)術(shù)平臺(tái)，為中國(guó)科學(xué)院一區(qū)TOP期刊，2024年影響因子為7.2，在國(guó)際材料學(xué)界具有廣泛影響力與行業(yè)引領(lǐng)力。該成果第一作者為冶金與環(huán)境學(xué)院丁萬(wàn)武研究員，丁萬(wàn)武研究員與安家志講師為共同通訊作者。
亞共晶鋁硅合金（如Al-7Si-0.3Mg）是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、航空航天等高端裝備輕量化結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，但其鑄態(tài)組織普遍存在α-Al晶粒粗大、共晶硅呈針狀分布等問(wèn)題，導(dǎo)致材料抗拉強(qiáng)度、塑性指標(biāo)偏低，難以滿(mǎn)足高端制造對(duì)高性能鋁合金的嚴(yán)苛要求。傳統(tǒng)改性技術(shù)多采用晶粒細(xì)化與硅相變質(zhì)復(fù)合處理，但Ti、Sr元素間易產(chǎn)生拮抗作用，不僅性能提升有限，還存在添加量偏高、成本增加等不足。
針對(duì)這一行業(yè)共性難題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性開(kāi)發(fā)出Al-Ti-La-Sr稀土復(fù)合中間合金，成功突破傳統(tǒng)元素間相互制約的技術(shù)瓶頸。研究發(fā)現(xiàn)，合金中形成的Ti?Al??La稀土相可發(fā)揮雙重作用：一方面作為高效異質(zhì)形核核心，顯著細(xì)化α-Al晶粒；另一方面通過(guò)分解釋放Ti、La，并與Sr協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)共晶硅由針狀向粒狀轉(zhuǎn)變，同時(shí)促進(jìn)納米級(jí)第二相均勻析出，形成晶粒細(xì)化、硅相球化、納米相強(qiáng)化的多尺度協(xié)同強(qiáng)化機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，僅微量添加(≤0.2%)新型復(fù)合中間合金，即可使Al-7Si-0.3Mg合金抗拉強(qiáng)度提升32%以上，屈服強(qiáng)度提升44%以上，延伸率提升95%以上，顯微硬度提升26%以上，綜合性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)Al-Ti-B+Sr工藝，有效解決了元素拮抗、添加量高、性能提升不足等行業(yè)痛點(diǎn)。
未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)將圍繞微納米稀土相中間合金低成本高效制備、線(xiàn)材化生產(chǎn)與工程化應(yīng)用開(kāi)展深化研究，加快成果轉(zhuǎn)化與推廣，助力新能源汽車(chē)、高端裝備制造等領(lǐng)域輕量化材料技術(shù)升級(jí)，為我國(guó)有色金屬材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。（圖/文：安家志；審核：趙霞）
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