[01780551]超细晶轻金属的同步强韧化耐腐蚀组织调控与机理

本项目属于金属材料学科领域的应用基础研究。 大力发展资源丰富、高比强度、高比刚度的铝、镁轻金属材料是推进装备轻量化、践行国家能源发展战略的重要举措,对于人类可持续发展具有重要的战略意义和现实意义。然而轻金属材料的绝对强度偏低、耐蚀性不足（尤其是镁合金）,成为限制其大规模应用的瓶颈。块体超细晶轻金属以其高强度、高塑韧性及独特的理化特性,为这一问题的破解提供了新的契机和途径。但是目前块体超细晶轻金属的发展仍然面临两类瓶颈问题： （1） 多尺度/多层次微观组织与强度、韧性、耐蚀性的复杂关联; （2） 强度-塑韧性、强度-耐蚀性倒置关系突出,强度、塑韧性、耐蚀性很难同步提高。项目团队围绕上述关键科学问题展开研究,取得了一系列被国内外同行高度认可和完全具有国内自主知识产权的研究成果： 1. 发展了块体超细晶轻金属多尺度/多层次微观组织调控理论。传统的材料设计使得强度-塑韧性、强度-耐蚀性倒置关系长期难以突破,微观组织超细均匀化有望为这一难题的解决带来曙光。本项目首创 T 型和旋转模等通道转角挤压大塑性变形加工方法,结合合金化和热处理组织调控,发展了超细均匀化基体组织+多尺度/多层次第二相+特殊微结构的协同调控理论,为块体超细晶轻金属的同步强韧化耐腐蚀提供了全新的契机。成果得到了欧洲科学院院士 Valiev 教授的积极评价和推崇。 2. 揭示了块体超细晶轻金属应变-热耦合作用下的微观组织演变规律。查明制备过程中应变-热耦合作用下高比率大角度晶界、晶内特异位错组态、孪晶界的形成与演变规律;揭示了不稳定晶界、孪晶界、变形带、二次沉淀相等界面处的大量位错塞积诱发连续动态再结晶机理;阐明了机械剪切应变作用下原生第二相的破碎细化及多元多尺度沉淀相分级析出机理。 3. 提出了块体超细晶轻金属的同步强韧化耐腐蚀机理。本项目发展了超细均匀化基体组织+多尺度/多层次第二相+特殊微结构的轻金属同步强韧化耐腐蚀理论和方法。提出了细晶强化、特异位错组态、多尺度/多层次第二相、多元 LPSO 微结构协同强化机理,阐明了超细晶、多元 LPSO 微结构协调变形的塑韧性机理,创新地提出了超细晶微结构特征调控腐蚀活性和表面膜稳定性的耐蚀性提升机理,为块体超细晶轻金属材料的同步强韧化耐腐蚀和工业应用奠定了理论基础。 本项目 10 篇代表性 SCI 论文发表在 Corrosion Science （IF=5.154）、Acta Materialia （IF=5.058）、Scripta Materialia （IF=3.305）等重要学术期刊 （JCR 一区 8 篇,二区 2 篇）, 被包括中国、欧洲及英国科学院院士各 1 人、美国 MRS Fellow 2 人、美国 TMS Fellow 2 人在内的 20 多个国家 600 余名作者在 40 多种国内外期刊总引用 609 次,其中 SCI 他引 395 余次;单篇最高引用 103 次,SCI 他引 87 次。有效授权发明专利 5 项。获得江苏省优秀博士学位论文 1 篇、江苏省优秀硕士论文 1 篇、江苏省优秀本科毕业论文 1 篇,入选江苏省优秀人才计划培养对象 4 人次。在国外内会议上做邀请报告 7 场,产生了重要的国际学术影响。