金屬頂刊《Acta Materialia》：新方法，實(shí)現(xiàn)鋁合金強(qiáng)度巨大提升

      隨著交通運(yùn)輸工具的增加，CO2排放量不斷增大，推動了高強(qiáng)輕質(zhì)鋁合金在汽車上的發(fā)展應(yīng)用。這類材料面臨的一個主要挑戰(zhàn)是成形性和強(qiáng)度之間的權(quán)衡。Al-Mg合金（5XXX系）由于其高的均勻延伸率和加工過程中的應(yīng)變硬化性，在嚴(yán)重變形部件中得到廣泛應(yīng)用。在5XXX鋁合金中添加合金元素是常用的提升強(qiáng)度方法，已有研究表明添加Cu和Zn能夠產(chǎn)生有益的影響，預(yù)變形也被證實(shí)對鋁合金有一定增強(qiáng)，但是還缺乏硬化過程中力學(xué)行為演化的研究。
      奧地利里奧本大學(xué)等單位的研究人員主要針對Al-Mg-Zn合金，提出了一種新的能夠在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)的熱機(jī)械加工工藝，包括短期預(yù)時效(100℃×3h)及預(yù)變形處理(2%)，達(dá)到了迄今為止上限硬化提升(184MPa)，強(qiáng)度達(dá)到410MPa。相關(guān)論文以題為“Giant hardening response in AlMgZn(Cu) alloys”發(fā)表在金屬材料期刊Acta Materialia。
本研究使用的基礎(chǔ)鋁合金為ENAW-5182，添加Zn和Zn+Cu(以下簡稱為5182-Zn和5182-ZnCu)，通過真空感應(yīng)熔煉、均勻化處理(470℃×24h)、熱軋和冷軋。經(jīng)過固溶(465℃×35min)+預(yù)時效(100℃×3h)稱為TMT1；經(jīng)過固溶+預(yù)時效+預(yù)變形(2%)稱為TMT2，烤漆硬化統(tǒng)一為185℃×20min。
      研究發(fā)現(xiàn)TMT1處理下5182-Zn的強(qiáng)度提升僅47MPa，而5182-ZnCu的屈服強(qiáng)度提高了127MPa，表明了Cu的有益作用。TMT2條件下，5182-Zn和5182-ZnCu強(qiáng)度分別提高了178MPa和184MPa。5182-ZnCu的析出相(GPⅠ區(qū))尺寸較小，且分布密度比5182-Zn高約5倍，說明了Cu對析出相形成和長大的有利影響。
      預(yù)時效后進(jìn)行預(yù)變形(2%)，在烤漆過程中強(qiáng)度被進(jìn)一步提高，本文中提高184MPa的5182-ZnCu和提高178MPa的5182-Zn強(qiáng)度超過其他現(xiàn)有報道的提升，強(qiáng)度提升的同時兩種合金均保持了足夠的延伸率和淬透性。預(yù)變形通過位錯輔助溶質(zhì)遷移增強(qiáng)了兩種合金中析出相的生成，促進(jìn)了5182-ZnCu中Cu元素的富集，增加了5182-Zn中析出相的密度。
      在本研究中，提出了新的熱機(jī)械加工路線，應(yīng)用在Al-Mg-Zn(Cu)中充分解決了長期的高強(qiáng)度和良好成形性之間的權(quán)衡，取得了令人滿意的平衡。該加工方法條件簡單，符合工業(yè)能力范圍，可以充分發(fā)揮該加工方法發(fā)掘汽車薄板的性能潛力。本文提出的方法將擴(kuò)大鋁合金在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，可有助于改善未來汽車車輛的可回收性。    
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