镁、铝合金

一、人才队伍

        太原理工大学现有从事镁、铝研究人员45人。其中，具有高级职称的有25人，国外专家5人。博士率：100%，形成了一支以青年教师为主力军的高素质科研队伍！

二、依托平台

        先进镁基材料山西省重点实验室、新材料界面科学与工程教育部重点实验室、材料加工工程国家重点学科。

三、研究方向

1. 低成本、高性能镁、铝基材料的设计与制备

        方向带头人：张金山 教授

        研究内容与目标：基于微合金化的方法，从原子层次对镁、铝合金进行成分设计，构建镁、铝合金凝固过程模型，探讨液态成形条件对镁、铝合金凝固路径、晶粒尺寸以及析出相的影响规律，优化镁、铝合金的熔体铸造技术。提升传统铸造技术的同时，重点研发新型压铸和挤压铸造技术，为未来规模化生产和应用提供技术支持，降低镁、铝合金的材料与制备成本。为热加工做好准备。

2. 镁、铝基材料的塑性成形

        方向带头人：梁 伟 教授

        研内容与目标：基于镁、铝合金塑性变形过程的有限元模拟，分析应力、应变、温度等对其组织和性能的影响；研究镁、铝合金塑性变形（轧制、挤压等）后的显微组织和力学性能；结合计算模拟及实验结果，揭示微合金化、凝固条件、塑性变形条件对镁、铝合金组织与性能控制机制；探索镁、铝合金板拉深成形性能、成形质量与成形条件的关系，为镁、铝合金板拉深成形同时也为设计和制备适合拉深成形的镁、铝合金板提供理论及实验依据。

3. 镁、铝基材料的连接与表面改性

        方向带头人：王文先 教授

        研究内容与目标：研究镁、铝合金之间及镁、铝合金与异种材料之间的连接，探讨不同焊接方法及工艺对焊接接头性能及焊缝组织的影响；研究镁、铝合金的疲劳断裂行为，基于表面滚压、表面硬化处理等方法，探索循环载荷下镁、铝合金寿命增强机制；针对镁、铝合金不同的应用领域，采用微弧氧化，表面涂覆、激光、多弧离子镀等对镁、铝合金进行表面改性，研究其在腐蚀介质中的界面行为，为扩大镁、铝合金的使用领域提供理论依据。

四、取得成果

        在低成本、高性能镁、铝基材料设计与制备、塑性成型、连接与表面改性三个方向，取得主山西科技进步二等奖1项、三等奖2项。承担省部级以上科研项目50项；发表学术论文200余篇，其中SCI收录100余篇；授权发明专利30余项；出版学术专著3部。

1. 研发出核电站乏燃料贮存格架用大尺寸B4C增强Mg/Al基复合材料板材，该成果获2016年山西省科技进步二等奖。

2. 制备出Al/Mg/Al复合板，通过胀形实验建立起层合板的成形极限图，200℃下复合板成形极限值达到3.1。

3. 采用爆炸焊制备出具有波纹状层界面的镁合金基层状复合材料。

4. 制备出界面结合良好碳纤维增强Mg基材料。

5. 开发出高模量、高强镁基材料，其屈服强度，抗拉强度和弹性模量可分别达到~391MPa，~440MPa和~62GPa，综合力学性能优于当前国内外对PMMCs的现有研究水平。

五、可开展工作

1. 开发新型高性能镁基材料，实现其液态与塑性成形，以及其相应连接技术：

 设计与制备高强韧、耐热镁基材料：Mg-Y-Zn-Mn、Mg-Zn-Ca系合金、纳米晶镁基材料；

 开展上述镁基材料成形技术研究：铸造、挤压、轧制等

 镁基材料的连接与表面改性：镁基材料之间及镁基材料与异种材料间的连接、表面滚压、多弧离子镀、镁基材料构件服役安全行为进行评定。

2. 开发宽幅面Al/Mg/Al复合板、Mg/Cf/Mg复合板。

3. 核电站乏燃料贮存格架用大尺寸B4C增强Mg/Al基复合材料板材

4. 开发高模量Mg、Al基材料

5. 实现镁/铝合金凝固与成形过程中的有限元模拟