近日，先进凝固技术中心团队在热裂研究方面取得新的进展，相关研究成果以“A method for predicting hot tearing during alloy solidification and its application in AZ91D magnesium alloy”为题发表在工程失效领域学术期刊Engineering Failure Analysis（中科院工程技术类2区，材料科学：表征与测试1区）。该论文第一完成人为李天宇硕士研究生，上海大学为第一作者单位，仲红刚博士为通讯作者，合作者为翟启杰教授和东南大学韩青有教授等。

热裂是生产中常见的破坏性缺陷，一般发生于凝固末期，是增材制造、高熵合金制备、高合金钢连铸等的瓶颈问题之一。由于热裂的复杂性，热裂扩展的机理和条件仍没有明确的定论，测试方式及模型构建存在困难，在生产工作中难以进行热裂风险的预测。在这项研究工作中，团队结合前期研究成果，提出新的热裂倾向系数及预测方法，以AZ91D镁合金为研究对象，结合数值模拟，预测实际生产条件下的热裂倾向性，预测结果与实验结果高度一致，实现了该模型的应用。

动态加载凝固裂纹热模拟试验机示意图

团队通过自主开发的动态加载凝固裂纹热模拟试验机，测得AZ91D镁合金断裂临界条件，构建不同固相率下的临界值。结合混合搭桥理论，考虑了不同凝固反应对热裂倾向的影响，分析了铸件不同部位的热裂倾向性及工艺条件对热裂倾向的影响。文中深入剖析了热裂形成机制，全面探讨影响其扩展的各类因素，并针对模具设计与工艺优化提出切实可行的方法，以最大程度减少热裂的产生。该工作为定量研究和预测合金热裂行为提供了新的思路。

不同部位热裂倾向及判据预测(a)实际铸件(b)预测结果

不同模具温度对热裂倾向的影响及判据预测 (a)实际铸件(b)预测结果

该研究得到国家自然科学基金和龙门实验室项目的资助。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630724012408