5-13. Using materials genome method in the design, preparation and characterization of advanced Mg based alloys

高性能镁合金的材料基因组方法设计、制备与表征

邹建新¹*, 吴玉娟¹，金朝晖¹，蒋建中²，郝海³，吴国华¹

1 上海交通大学材料科学与工程学院，上海200240；2 浙江大学材料科学与工程学院，杭州，浙江310058

3 大连理工大学材料科学与工程学院，大连，辽宁116024

摘要：镁合金具有密度小，比强度和比刚度高的优势，在航空航天和汽车轻量化方面有重要的应用价值，然而镁合金也存在强塑性低、加工性能差、合金设计数据匮乏等缺点和问题，迫切需要利用先进的材料设计方法、数据库、制备和表征手段来开发高性能镁合金，降低研发成本和周期，扩大和加速镁合金的工业应用。本研究将材料基因组的研究方法应用于高性能镁合金的设计、制备与表征，取得了以下成果：1）确定了几类镁合金体系中的局域团簇结构、析出相结构、晶粒尺寸分布及织构对合金力学性能的影响规律，为镁合金材料基因组方法设计提供了理论基础；2）在云计算平台上利用第一性原理的方法对镁合金特征结构弛豫、过渡态能垒、层错能等进行了高通量计算，获得了可用于镁合金设计的大量物性参数，并纳入了镁合金专用数据库；3）开发了块体镁合金样品粉末喷射结合坩埚熔炼的高通量制备方法，一次可制备100个以上的块体样品；同时开展了镁合金的同步辐射高通量原位形貌和相组成表征研究，提出了析出相形成的新机制；4）初步构建了镁合金凝固过程模拟、缺陷及性能预测相关的模型，实现了“工艺-组织”与“组织-性能”模块间的数据融合与联动运行，实现了基于性能评价的镁合金铸件的低压浇铸工艺优化，使得计算时间和成本减半。所开发的镁合金已用于制造航天舱体、汽车座椅骨架和汽车防撞梁样件。

关键词：材料基因组；镁合金；数据库；高通量制备；高通量计算