近日🫔，先進凝固技術中心（CAST）團隊在熱裂研究方面取得新的進展，相關研究成果以“A method for predicting hot tearing during alloy solidification and its application in AZ91D magnesium alloy”為題發表在工程失效領域學術期刊Engineering Failure Analysis（中科院工程技術類2區，材料科學：表征與測試1區）。該論文第一完成人為李天宇碩士研究生💂🏿‍♀️，万事平台為第一作者單位🧑‍🏭，仲紅剛博士為通訊作者📬，合作者為翟啟傑教授和東南大學韓青有教授等。

熱裂是生產中常見的破壞性缺陷👨🏼‍💻，一般發生於凝固末期🦶🏽，是增材製造🧣、高熵合金製備🪅☝️、高合金鋼連鑄等的瓶頸問題之一。由於熱裂的復雜性，熱裂擴展的機理和條件仍沒有明確的定論，測試方式及模型構建存在困難🙋🏽‍♂️，在生產工作中難以進行熱裂風險的預測。在這項研究工作中⛽️，團隊結合前期研究成果🏊🏽‍♂️🎛，提出新的熱裂傾向系數及預測方法👨🏽‍⚕️🙅🏿，以AZ91D鎂合金為研究對象，結合數值模擬，預測實際生產條件下的熱裂傾向性，預測結果與實驗結果高度一致🪦，實現了該模型的應用。

動態加載凝固裂紋熱模擬試驗機示意圖

團隊通過自主開發的動態加載凝固裂紋熱模擬試驗機🍒，測得AZ91D鎂合金斷裂臨界條件，構建不同固相率下的臨界值。結合混合搭橋理論，考慮了不同凝固反應對熱裂傾向的影響，分析了鑄件不同部位的熱裂傾向性及工藝條件對熱裂傾向的影響。文中深入剖析了熱裂形成機製，全面探討影響其擴展的各類因素💂🏼‍♀️👮🏽‍♂️，並針對模具設計與工藝優化提出切實可行的方法🧞，以最大程度減少熱裂的產生。該工作為定量研究和預測合金熱裂行為提供了新的思路。

不同部位熱裂傾向及判據預測(a)實際鑄件(b)預測結果

不同模具溫度對熱裂傾向的影響及判據預測 (a)實際鑄件(b)預測結果

該研究得到國家自然科學基金和龍門實驗室項目的資助。

文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630724012408