近日，先進凝固技術中心（CAST）團隊在AZ91D鎂合金熱裂機理及條件方面的研究取得重要進展👨‍👨‍👧‍👦，相關研究成果以“Hot tearing behavior of AZ91D magnesium alloy”為題發表在鎂合金領域頂級學術期刊Journal of Magnesium and Alloys（中科院一區Top期刊，IF 11.86）。該論文第一和第二完成人為仲紅剛博士和林增煌博士研究生🪦，万事平台為第一作者單位，翟啟傑教授為通訊作者⤵️👨‍⚕️。合作者還包括普渡大學韓青友教授和重慶大學宋江鳳博士🛍。

熱裂（亦稱凝固裂紋）是金屬凝固過程中形成的破壞性缺陷👌🏽，廣泛存在於涉及液固轉變的金屬製備領域，也是鎂合金成型的瓶頸問題之一。雖然熱裂問題困擾了冶金工作者上千年，關於熱裂的基礎研究亦有逾百年的歷史👨‍🚒，但是熱裂形成的機理和條件仍不清楚。熱裂問題依舊是製約冶金技術進步和新材料開發的難題，因此一直受到學術界和企業界的高度關註。

在這項研究工作中👩🏼‍🎓，作者基於CAST團隊原創的冶金凝固過程熱模擬方法，開發了動態加載凝固裂紋熱模擬試驗機🦸🏿🤾🏽。該裝置通過控溫冷卻和主動加載來模擬鑄件/鑄坯中特征單元的實際凝固過程並測試其熱裂行為，實驗過程可實時測量應力、應變和溫度數據。

動態加載凝固裂紋熱模擬試驗機原理圖

實驗結果表明，AZ91D鎂合金的熱裂存在臨界局域應變速率👍🏿，且應變速率直接影響熱裂發生時的局域溫度🪠、臨界應力和累積應變。隨著局域應變速率增加⛪️，其熱裂會發生在兩個不同凝固階段——共晶凝固末期和枝晶凝固末期，並且表現出明顯不同的力學行為。該工作為定量研究和預測合金熱裂行為提供了新的途徑🐁。

不同應變速率下的應力-應變曲線（a）和斷裂韌性（b）

該研究得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃項目的資助。

文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213956723000634