清华优秀博士论文：镁合金枝晶组织三维表征与相场模拟研究

杨满红：2016年清华大学优秀博士学位论文二等奖获得者

镁合金枝晶组织三维表征与相场模拟研究

Three-dimensional characterization and phase-field simulation of the dendrite morphology of magnesium alloys

作 者：杨满红

指导教师：熊守美

培养院系：材料学院

学 科：材料科学与工程

读博感言：夯实基础，潜心研究。

研究背景/选题意义/研究价值

• 枝晶组织作为典型的微观组织，对铸件性能有重要的影响。
• 镁合金: hcp晶体结构，二维尺度 , 即{“0001″ }面上沿着⟨”11” “2” ̅”0″ ⟩，三维生长形貌仍存在一些疑点。

主要研究内容

Mg–30wt.%Sn枝晶组织十八分支三维形貌

相场模拟镁合金枝晶生长方向转变(DOT)行为

Mg-Zn合金枝晶组织十八分支形貌向十二分支转变

（枝晶生长方向转变，DOT）

主要创新点

1、基于多种镁基合金的枝晶组织三维表征和EBSD晶向标定，发现对大部分镁合金而言，α-Mg枝晶呈现十八分支生长形貌，分别沿着⟨”11″ “2” ̅”0″ ⟩和⟨”11″ “2” ̅”3″ ⟩方向生长。

2、在镁合金枝晶十八分支生长形貌基础上，发现Mg-Zn合金枝晶组织中会存在枝晶取向转变(DOT)行为，即随着Zn含量的增加，α-Mg(Zn)枝晶组织由十八分支逐渐向十二分支转变。

3、基于三维表征所得的镁合金枝晶形貌，构建了hcp晶系α-Mg的各向异性函数，实现了相场模拟，并能够进行十八、十二以及DOT等的模拟。

代表性学术发表

1、Yang M, Xiong S-M, Guo Z. Characterisation ofthe 3-D dendrite morphology of magnesium alloys using synchrotron X-raytomography and 3-D phase-field modelling. ActaMaterialia,2015,92(0):8-17.

2、Yang M, Xiong S- M, Guo Z.Effect of different solute additions on dendrite morphology and orientationselection in cast binary magnesium alloys. ActaMaterialia,2016, 112:261-272.