近日，上海交通大學輕合金精密成型國家工程研究中心吳國華教授團隊與澳大利亞昆士蘭大學的David H. StJohn教授團隊合作，在鎂稀土合金晶粒細化方面的研究取得重要進展。
鎂稀土合金密度低、比強度和比剛度高、耐熱性能好、阻尼減振性優良，在航空航天和交通運輸等領域具有廣闊的應用前景。晶粒細化能夠同時提高鎂稀土合金的強度和塑性，還能改善其鑄造工藝性能，對推廣該合金在航空航天等關鍵領域的應用意義重大。目前，工程實踐中主要采用Mg-Zr中間合金對鎂稀土合金進行細化處理，然而，商用Mg-Zr中間合金中Zr粒團聚嚴重，這些Zr團聚極易在鎂熔體中發生沉降，不僅大幅降低了Zr收得率和晶粒細化效果，還會產生嚴重細化衰退效應。因此，開展Mg-Zr中間合金組織調控研究，揭示該細化劑的顯微組織特征對晶粒細化效果及其衰退效應的作用規律，對于高效鎂稀土合金晶粒細化劑設計與開發具有重要的理論與實際應用價值。
在該研究中，吳國華教授團隊創新地提出了一種Mg-Zr中間合金晶粒細化劑預處理方法，通過采用超高頻脈沖重熔對Zr晶粒細化劑進行預處理，顯著改善了Zr晶粒細化劑的組織均勻性及其細化效果。研究發現，該預處理方法不僅能夠大幅提高Mg-Zr中間合金晶粒細化劑中溶質Zr的含量，還能促進大量納米級（數納米到數百納米）Zr粒的過飽和析出，顯著細化了細化劑的Zr粒尺寸。基于Mg-Zr中間合金晶粒細化劑的組織遺傳性，揭示了Mg-Zr中間合金在預處理過程中的組織演變機制，結合基體與形核核心的界面冶金反應的熱力學條件，探明了Mg-Zr中間合金中納米級Zr對晶體生長的抑制效應與異質形核的影響規律，為高效晶粒細化劑的設計和制備提出了新思路。細化實驗驗證表明，該研究所提出的預處理工藝大幅度提高了鎂稀土合金的晶粒細化效果。
近年來，吳國華教授團隊在高性能鎂稀土合金開發、制備、成型等方面取得了一系列創新性研究成果，為推動鎂稀土合金的應用作出了重要貢獻。
