主要观点总结
本文研究了微合金化对控制铝合金析出相特征的作用，特别是ag和sc对al-zn-mg-cu合金热稳定性的影响。通过差示扫描量热法、透射电镜和原子探针层析成像等技术，发现ag和sc的加入增加了热处理过程中形成的η-mgzn2型纳米析出相的数量密度，并能有效阻止η析出相的粗化，提高了合金的热稳定性。其中，ag的加入特别提高了合金的热稳定性，通过防止过时效过程中析出相的粗化来改善析出强化。文章还介绍了η析出相的特征和对合金性能的影响。
关键观点总结
关键观点1: 微合金化对控制铝合金析出相特征的作用
通过加入ag和sc元素，增加了铝合金在热处理过程中形成的η-mgzn2型纳米析出相的数量密度。
关键观点2: ag和sc对η析出相粗化的影响
ag和sc元素能有效阻止η析出相的粗化，促进细η析出相的高密度分布，提高铝-锌-镁-铜合金的热稳定性。
关键观点3: ag的特殊作用机制
ag原子通过阻碍zn向析出相的扩散直接阻止了η析出相的粗化。
关键观点4: sc元素的间接作用
sc的加入减少了al基体中的溶质，间接阻止了η相的粗化，限制了大量析出相的生长。
关键观点5: η析出相的特征和对合金性能的影响
了解了η析出相的形貌、数量密度和尺寸等特征以及对铝-锌-镁-铜合金性能的影响。
正文
导读
:
添加微合金化对控制铝合金析出相的特征起着重要作用。本文通过差示扫描量热法、透射电镜和原子探针层析成像研究了
Ag
和
Sc
微合金化对
Al-Zn - Mg-Cu
合金热稳定性的影响。结果表明，
Ag
和
Sc
的加入通过直接
(Mg-Ag
相，析出相的原型
)
或间接前驱体
(Al2Sc
相，析出相的组成
)
的形成，增加了热处理过程中形成的η
-MgZn2
型纳米析出相的数量密度。此外，
Ag
和
Sc
元素能有效地阻止η析出相的粗化，促进细η析出相的高密度分布，提高了
Al-Zn-Mg-Cu
合金的热稳定性。
Ag
的加入特别提高了合金的热稳定性，因为
Ag
原子通过阻碍
Zn
向析出相的扩散直接阻止了η析出相的粗化。相反，
Sc
的加入减少了
Al
基体中的溶质，间接阻止了η析出相的粗化，使得大量析出相的生长受到限制。因此，
Ag
的加入通过防止过时效过程中析出相的粗化来改善析出强化。
Al - Zn - Mg - Cu 7xxx
系列合金是一类重要的航空航天合金，由于热处理形成的纳米析出物具有高比强度而被用作结构材料。
Al - Zn - Mg - Cu
合金的析出顺序为
:
过饱和固溶体
(SSS)
→溶质空位团簇→
ginier - preston (GP)
区
(I, II)
→η′→η。溶质
-
空位团簇是由溶质原子与沉淀初始阶段的淬火空位结合形成的，并且已经被认为是沉淀的成核位点，控制着沉淀动力学。
GP
区域
(I, II)
是聚类的初始结果，与
Al
矩阵具有相干界面。
GP
区
(I)
为富镁团簇，
GP
区
(II)
为富锌层，其
Zn/Mg
原子比分别为
~ 1.0
和
1.35 ~ 1.40[1,4,8 - 11]
。亚稳六方η′相
(P63/mmc;a = 0.496 nm, c =
1.402 nm)[8]
为
Mg
2
Zn
5-
x
Al
2+
x
型析出物，具有与
Al
矩阵的相干或半相干界面。稳定的六方η相
(P63/mmc;a = 0.522 nm, c =
0.857 nm)
为
MgZn
2
型析出物，与
Al
基体具有非共格界面。
η′析出有利于峰值时效时的最大强化
;
随着时效的进行，
Al - Zn - Mg - Cu
合金的强度逐渐降低，形成稳定的η相。由于η析出物的热稳定性较低，在持续的热暴露下，η析出物的尺寸增大，使力学性能恶化。微合金化是控制η析出物特征
(
即形貌、数量密度和尺寸
)
的有效方法，在提高航空航天零件和电动汽车电池等高温应用的热稳定性方面发挥着重要作用。
在
7xxx
系列铝合金中加入
Ag
作为微合金化元素，通过为析出相提供成核位点，增加析出相的数量密度，从而提高析出强化。在本研究中，
韩国材料科学研究院联合韩国科技大学研究了溶质态
Ag
和
Sc
对
Al-Zn-Mg-Cu
合金在相对长时间热暴露下析出和热稳定性的影响，通讯作者为
Hyeon-Woo Son
，第一作者为
Yong-You Kim
。本研究不仅为长时间人工时效后
Ag
微合金化效应的研究提供了新的信息，而且为
Sc
微合金化在
Al-Zn-Mg-Cu
合金中的作用提供了新的认识。
相关研究成果以
“
Effects of Ag/Sc microadditions on the precipitation of over-aged
Al–Zn–Mg–Cu alloys
”
发表在
Journal of Materials
Science & Technology
上
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1005030224006017
图
1 (a) AA7075
、
(b) Ag
改性和
(c) Sc
改性合金的平衡热力学计算结果
图
2 AA7075
合金、
(b) Ag
改性和
(c) Sc
改性合金在
480
℃固溶处理
4
小时的
SEM
显微图
图
3 (a) 200
℃人工时效过程中
AA7075
、
Ag
改性和
Sc
改性合金的显微硬度和电导率变化
图
4 (a)
时效
0.16 h
的
AA7075
、
Ag
和
Sc
改性合金中
Zn - Mg - Cu
团簇和
(b)
时效
0.16 h
的
Ag
改性合金中
Mg - Ag
和
Zn - Ag
团簇的
APT
重构。
Ag
原子在
Mg - Ag
团簇中比在
Zn - Ag
团簇中观察到更多
图
5 Al
、
Zn
、
Mg
、
Cu
和
Ag/Sc
配对的部分径向分布函数
(p-RDFs)
结果基于时效
0.16 h
的
Ag
改性合金
(a) Mg
定心和
(b) Zn
定心，以及时效
0.16 h
的
Sc
改性合金
(c) Mg
定心和
(d) Zn
定心
图
9 APT
重建
(a) AA7075
、
(b) ag
改性合金和
(c) sc
改性合金时效
24 h
的
7 at % Zn
等浓度表面。
(d) AA7075
、
(e) ag
改性合金和
(f) sc
改性合金时效
24 h
的析出相浓度分布图相近直方图
图
12 (a)
含银细、粗η析出相簇图。
(b)
根据析出相中
Ag
浓度的析出相半径分布
;(c)
根据时效
24h Ag
改性合金中析出相半径的
(Zn+Cu)/Mg
原子比
综上所述，
通过显微硬度、
DSC
、
TEM
和
APT
分析研究了
Ag
和
Sc
