近(jin)日，上海交通(tong)大學輕(qing)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)精密成型國家工(gong)程研(yan)究中心(xin)董(dong)杰教授(shou)課(ke)題組和德(de)國馬克斯(si)-普朗克鋼鐵所(suo)Dierk Raabe教授(shou)團隊合(he)(he)作在(zai)鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)孿生與第二相交互作用(yong)機制(zhi)研(yan)究方面取得重要(yao)進(jin)展(zhan)，研(yan)究成果以(yi)“On theinteraction of precipitates and tensile twins in magnesium alloys”為題，發表在(zai)國際(ji)金(jin)(jin)(jin)屬材料領域頂級學術期刊《Acta Materialia》上，博(bo)士(shi)生劉(liu)傳來為第一作者(zhe)，董(dong)帥博(bo)士(shi)和PratheekShanthraj 博(bo)士(shi)為共(gong)同通(tong)訊(xun)作者(zhe)。

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密排(pai)六方(fang)晶體結構鎂合金(jin)包含(han)基面、柱面、錐面滑移和(he)拉(la)伸(shen)、壓縮、二次(ci)孿(luan)生和(he)去孿(luan)等(deng)(deng)多種變(bian)形(xing)模式(shi)，這些(xie)變(bian)形(xing)模式(shi)與晶界、第二相等(deng)(deng)之(zhi)間的(de)交(jiao)互作用(yong)復雜，因此，在介觀尺度(du)上研究清楚這些(xie)交(jiao)互作用(yong)機(ji)制對于提升和(he)調控鎂合金(jin)的(de)強韌性能具有重要意義。

本(ben)文利用(yong)自行開(kai)發的鎂(mei)合金(jin)多晶(jing)(jing)體塑性(xing)-相(xiang)場耦合全場模型(xing)，系統地可視(shi)化地仿真研究了鎂(mei)合金(jin)中(zhong)拉伸(shen)孿晶(jing)(jing)與(yu)第二相(xiang)之間(jian)的交互作用(yong)機制，定量(liang)預(yu)測了非剪(jian)切第二相(xiang)的取向、尺(chi)寸、體積分(fen)數以及形貌(mao) (縱橫比) 等對(dui)孿晶(jing)(jing)長大臨界(jie)剪(jian)切應力(li)的影(ying)響規律。在介觀(guan)尺(chi)度上(shang)建(jian)立了變形模式、微觀(guan)組織和宏觀(guan)性(xing)能之間(jian)的關聯。

發(fa)現孿(luan)(luan)晶與第二(er)相(xiang)的(de)交互(hu)作(zuo)用會(hui)引起(qi)局部位(wei)錯(cuo)滑(hua)移塑性行為，同時(shi)激發(fa)基(ji)面(mian)、柱面(mian)以及錐面(mian)位(wei)錯(cuo)，但(dan)基(ji)面(mian)滑(hua)移塑性區遠大(da)于非(fei)基(ji)面(mian)塑性區。孿(luan)(luan)晶與第二(er)相(xiang)的(de)交互(hu)作(zuo)用引起(qi)的(de)不(bu)均勻(yun)應(ying)力(li)場以及基(ji)體內(nei)大(da)量激活的(de)位(wei)錯(cuo)會(hui)增加后(hou)續孿(luan)(luan)生長(chang)(chang)大(da)的(de)臨界剪(jian)切應(ying)力(li)。高(gao)體積分數、小尺寸、高(gao)縱橫比、非(fei)剪(jian)切片狀等第二(er)相(xiang)對阻礙孿(luan)(luan)晶的(de)長(chang)(chang)大(da)最為有效，并可(ke)(ke)有效降低拉伸孿(luan)(luan)晶和(he)非(fei)基(ji)面(mian)位(wei)錯(cuo)之間臨界剪(jian)切應(ying)力(li)的(de)比值(zhi)，從而可(ke)(ke)提高(gao)鎂合金的(de)強度(du)并改善塑性的(de)各(ge)向異性。

圖 (a) 鎂合金(jin)拉(la)伸孿(luan)晶與第二相(xiang)交互作用過(guo)程中孿(luan)晶形貌、基面(mian)(mian)、柱面(mian)(mian)和錐面(mian)(mian)位錯以及(ji)(ji)孿(luan)晶面(mian)(mian)上剪切應(ying)力的(de)(de)分布規(gui)律；(b) 含(han)不同尺寸球形第二相(xiang)的(de)(de)單晶體(ti)的(de)(de)應(ying)力-應(ying)變仿真曲線；(c) 第二相(xiang)尺寸對孿(luan)晶長(chang)大(da)臨界(jie)剪切應(ying)力、孿(luan)晶內部基面(mian)(mian)、柱面(mian)(mian)以及(ji)(ji)錐面(mian)(mian)位錯密度(du)以及(ji)(ji)背應(ying)力的(de)(de)影響規(gui)律

近年來，在丁文(wen)江院士的(de)指導(dao)和支持下，董杰教授團隊(dui)在鎂合金的(de)塑性變(bian)形(xing)機理(li)方面取得了一(yi)系(xi)列研究(jiu)成果，已(yi)在頂(ding)級材料類學術期刊InternationalJournal of Plasticity和ActaMaterialia上發表(biao)了多篇(pian)論文(wen)。