近日，先进凝固技术中心（CAST）团队在AZ91D镁合金热裂机理及条件方面的研究取得重要进展，相关研究成果以“Hot tearing behavior of AZ91D magnesium alloy”为题发表在镁合金领域顶级学术期刊Journal of Magnesium and Alloys（中科院一区Top期刊，IF 11.86）。该论文第一和第二完成人为仲红刚博士和林增煌博士研究生，上海大学为第一作者单位，翟启杰教授为通讯作者。合作者还包括普渡大学韩青友教授和重庆大学宋江凤博士。

热裂（亦称凝固裂纹）是金属凝固过程中形成的破坏性缺陷，广泛存在于涉及液固转变的金属制备领域，也是镁合金成型的瓶颈问题之一。虽然热裂问题困扰了冶金工作者上千年，关于热裂的基础研究亦有逾百年的历史，但是热裂形成的机理和条件仍不清楚。热裂问题依旧是制约冶金技术进步和新材料开发的难题，因此一直受到学术界和企业界的高度关注。

在这项研究工作中，作者基于CAST团队原创的冶金凝固过程热模拟方法，开发了动态加载凝固裂纹热模拟试验机。该装置通过控温冷却和主动加载来模拟铸件/铸坯中特征单元的实际凝固过程并测试其热裂行为，实验过程可实时测量应力、应变和温度数据。

动态加载凝固裂纹热模拟试验机原理图

实验结果表明，AZ91D镁合金的热裂存在临界局域应变速率，且应变速率直接影响热裂发生时的局域温度、临界应力和累积应变。随着局域应变速率增加，其热裂会发生在两个不同凝固阶段——共晶凝固末期和枝晶凝固末期，并且表现出明显不同的力学行为。该工作为定量研究和预测合金热裂行为提供了新的途径。

不同应变速率下的应力-应变曲线（a）和断裂韧性（b）

该研究得到国家自然科学基金和国家重点研发计划项目的资助。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213956723000634