Creep resistant zinc alloys: Towards thermodynamic and mechanical stability by microalloying

抗蠕变锌合金:通过微合金化实现热力学和机械稳定性

基本信息

项目摘要

The aim of this project is to provide new alloy design strategies for zinc alloys offering an improved creep resistance. To this end, a dual approach has been followed in a previous project, in which both the available thermodynamic data of the Zn-Al-Cu-(Mg) system as well as the microstructural and mechanical properties of respective alloys with different magnesium contents have been studied in detail, based both on a die-cast and several gravity cast alloys. The addition of magnesium has yielded some promising improvements in mechanical properties within this previous project. Therefore a proposal for a new project is made during which the successfully combined thermodynamic and microstructural/mechanical characterisation approach will be continued. The focus will be placed on the mechanisms of mechanical (in)stability and in particular on precipitation and decomposition phenomena by using high resolution characterization methods and modelling of the essential thermodynamic equilibrium states. While the investigation of deformation mechanisms will initially focus on micro- and nanomechanical testing at different strain rates and temperatures in correlation with TEM and APT in order to further elucidate the role of the individual microstructural components, the thermodynamic assessment will concentrate on a new alloying element, Ti, in order to provide guidelines for promising alloy compositions. Small-scale specimens produced by induction melting with rapid solidification will be used for both, nanomechanical and thermodynamic characterization. That allows an efficient joint experimental programme and also to capitalize on the combined insights from both parts of the project into how to improve the microstructure regarding the major components using the essential thermodynamic basis. Based on the acquired knowledge concerning deformation characteristics, precipitation and decomposition phenomena and the resulting mechanical properties of new Zn-Al-Cu-(Mg, Ti) alloys, the projects aims to provide future alloy design strategies for Zn alloys with improved mechanical stability and creep resistance.
本项目的目的是为锌合金提供新的合金设计策略,以提高其蠕变抗力。为此,在以前的一个项目中采用了双重方法,在压铸合金和几种重力铸造合金的基础上,详细研究了锌-铝-铜-(镁)体系的现有热力学数据以及不同镁含量的合金的组织和力学性能。在之前的项目中,镁的加入在机械性能方面产生了一些有希望的改善。因此,提出了一个新项目的建议,在此期间,将继续成功地结合热力学和微观结构/机械表征方法。重点将放在机械(In)稳定性的机制上,特别是通过使用高分辨率表征方法和基本热力学平衡态的模拟来研究沉淀和分解现象。虽然变形机制的研究最初将集中在不同应变速率和温度下的微观和纳米力学测试,以进一步阐明单个微观组织成分的作用,但热力学评估将集中在一种新的合金元素Ti上,以便为有希望的合金成分提供指导。采用感应熔炼快速凝固法制备的小尺寸试件将用于纳米力学和热力学表征。这使一个有效的联合实验方案成为可能,而且还可以利用该项目两个部分的综合见解,即如何利用基本的热力学基础改善主要组成部分的微观结构。基于所获得的关于变形特征、析出和分解现象以及由此产生的新型锌铝铜(镁、钛)合金的力学性能的知识,该项目旨在为提高机械稳定性和抗蠕变性能的锌合金提供未来的合金设计策略。

项目成果

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Creep behaviour of eutectic Zn-Al-Cu-Mg alloys
Phase equilibria of the Zn-Ti system: Experiments, first-principles calculations and Calphad assessment
  • DOI:
    10.1016/j.calphad.2018.12.009
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Song-Mao Liang;H. Singh;Hongbin Zhang;R. Schmid-Fetzer
  • 通讯作者:
    Song-Mao Liang;H. Singh;Hongbin Zhang;R. Schmid-Fetzer
Local mechanical properties and plasticity mechanisms in a Zn-Al eutectic alloy
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2018.07.051
  • 发表时间:
    2018-11-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Wu, Zhicheng;Sandloebes, Stefanie;Korte-Kerzel, Sandra
  • 通讯作者:
    Korte-Kerzel, Sandra
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Professorin Dr. Sandra Korte-Kerzel, Ph.D.其他文献

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