《Acta Mater》铝镁合金中纳米尺度β析出相的演变！学术资讯

来源：材料科学与工程

5xxx系铝合金越来越多地被视为结构钢的替代品，特别是在船舶应用中。这种不可热处理的合金具有很高的强度重量比，良好的耐腐蚀性以及良好的可焊接性和可成形性。但是，在中等至低温下在晶界处容易形成β相（Al3Mg2），因此5xxx系列铝合金易于敏化（sensitization）。敏化是指高温时效导致在晶界形成有害的第二相，这会引起晶间腐蚀并降低机械性能。尽管人们将很多注意力放在了β上，但前体相β'和β''的作用仍不清楚，它们是否存在或代替β-平衡相，可能会大大改变这些合金的敏化方式。研究证明了敏化作用对合金的机械性能的影响，但这种行为背后的机理尚不完全清楚。

在本研究中，研究者们利用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和能量色散X射线能谱（EDS）以及旋进电子衍射（PED），表征了Al-Mg中各种时效条件（时间和温度）下形成的β相关析出物。结果证明在研究5xxx系列的敏化中，只考虑β作为平衡相是不够的。从而为该系列合金中的敏化提供了更具预测性的观点。相关论文以题为“Evolution of β-phase precipitates in an aluminum-magnesium alloy at the nanoscale ”于2月15日发表在Acta Mater。

论文链接：

https://sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S135964541930686X#fi0006

这项工作的结果支持β演化方程，同时也扩展了我们对其理解。发现表明随着时效温度的升高，与以前的研究一样，β′′相沿（100）平面相干生长，但是观察到的形态不同于其他研究。此外，证明在高温处理（250°C和325°C）下会形成β'和β平衡。得出在较高温度的β′和β相在各种平面上连贯地生长，其中某些平面以前未被观察到。观察到在100°C下72h后，亚稳态相β'仍然存在。证明了平衡相显示存在于325°C，远高于先前描述的大约290°C的固溶体。

图1 不同时效温度下形成的晶界沉淀物的EDS光谱

图2 (A)在100°C，72小时的时效条件下观察到的沉淀物的TEM显微照片；(B)相同沉淀物的HRTEM图像；(C)和(D)的FFT显示出与[001]区域轴类似的结构和取向

图3 (A)在250℃，24h时效条件下观察到的沉淀物的TEM显微照片；(B)相同沉淀物的HRTEM图像；(C)GB沉淀物的FFT显示反射；(D)Al矩阵的FFT，指向[112]区域轴

图4(A)在325℃，20min时效条件下观察到的沉淀物的TEM显微照片；(B)相同沉淀物的HRTEM图像；(C)和(D)与沉淀物和Al矩阵相关的FFT，指向[112]区域轴

该项研究揭示了敏化可能不是由平衡相β引起的，仅在高温下才观察到，而是由β'或β''引起，后者在远高于室温的温度下观察到。该项研究还需要进一步表征5xxx系列合金中的β'和β''以及β平衡。若该表征取得进一步研究，则有望在5xxx系列合金中动力学稳定性，应变硬化特性和腐蚀行为取得更进一步的进展。（文：33）

来源：mse_material 材料科学与工程

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