镁稀土合金晶粒细化研究取得重要进展

近日，上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心吴国华教授团队与澳大利亚昆士兰大学的David H.StJohn教授团队合作在镁稀土合金晶粒细化方面取得重要研究进展，研究成果以Exceptional grain refinement of Mg-Zr master alloy treated by tungsten inert gas arc remelting with ultra-high frequency pulses为题发表在Scripta Materialia上。博士研究生童鑫为第一作者，吴国华教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目资助。

在该研究中，吴国华教授团队创新地提出了一种Mg-Zr中间合金晶粒细化剂预处理方法，通过采用超高频脉冲重熔对Zr晶粒细化剂进行预处理，显著改善了Zr晶粒细化剂的组织均匀性及其细化效果。研究发现，该预处理方法不仅能够大幅提高Mg-Zr中间合金晶粒细化剂中溶质Zr的含量，还能促进大量纳米级（数纳米到数百纳米）Zr粒的过饱和析出，显著细化了细化剂的Zr粒尺寸。基于Mg-Zr中间合金晶粒细化剂的组织遗传性，揭示了Mg-Zr中间合金在预处理过程中的组织演变机制；结合基体与形核核心的界面冶金反应的热力学条件，探明了Mg-Zr中间合金中纳米级Zr对晶体生长的抑制效应与异质形核的影响规律，为高效晶粒细化剂的设计和制备提出了新思路。细化试验验证表明，该研究所提出的预处理工艺大幅度提高了镁稀土合金的晶粒细化效果。

左图为预处理前后Mg-Zr中间合金显微组织。