金属学报

作者：张冉, 朱士泽, 刘振宇, 柯于斌, 王东, 肖伯律, 马宗义

单位：1 中国科学院金属研究所 师昌绪先进材料创新中心 沈阳 110016；2 中国科学技术大学 材料科学与工程学院 沈阳 110016；3 散裂中子源科学中心 东莞 523803；4 中国科学院高能物理研究所 北京 100049

关键词：SiC/Al-Zn-Mg-Cu复合材料,时效析出行为,强化机制,小角中子散射,

基金：国家重点研发计划项目(2021YFA1600700);国家自然科学基金项目(521932594);国家自然科学基金项目(51931009);国家自然科学基金项目(U22A20114);中国科学院高性能工程材料建制化平台项目(JZHKYPT-2021-01);中国博士后科学基金项目(2023M733573);中国科学院青促会基金项目(2020197)

SiC/Al-Zn-Mg-Cu复合材料力学性能的提升需要充分理解SiC颗粒的添加对Al基体时效析出行为的影响。但由于受到表征手段的限制，其内在机制尚不明确。本工作结合原位小角中子散射、透射电子显微术和拉伸实验等手段，研究了时效温度(100和160℃)对15%SiC (体积分数)增强Al-7.5Zn-1.8Mg-1.7Cu (质量分数，%)复合材料时效析出行为与沉淀强化机制的影响，并与Al-7.5Zn-1.8Mg-1.7Cu合金进行了对比。结果表明，100℃时效时，随着时效时间由0.5 h延长至3 h，复合材料中的析出相由GPI区演变为GPI区+ GPII区，且尺寸明显增加。但由于该温度下时效动力学缓慢，析出相的体积分数仅略有增加。析出相尺寸和体积分数的增加均可以增大位错切过析出相的阻力，从而提升复合材料的沉淀强化能力。160℃时效温度下时效动力学加速，复合材料中析出相的尺寸和体积分数均随时效时间的延长而增加，析出相类型也由时效0.5 h的GPII区+ η'相演变为时效3 h的η'相+ η相。此时的沉淀强化机制以绕过型为主，尽管析出相体积分数的增加有利于提高复合材料的强度，但其尺寸的增大以及强化能力较差的平衡相η相的出现却会削弱强化效果，因此复合材料的屈服强度随时效时间的延长仅有小幅提高。与Al-7.5Zn-1.8Mg-1.7Cu合金相比，100与160℃时效3 h后复合材料的屈服强度均降低，但相关机制并不相同。100℃时效时2种材料中析出相的类型和尺寸大致相同，但复合材料由于SiC/Al界面反应消耗Mg导致析出相的体积分数减少，从而使得沉淀强化能力减弱。160℃时效时加速的时效动力学补偿了Mg消耗引起的析出相体积分数的减少，但复合材料中较低的空位浓度导致析出相粗化且平衡相η相占比增加，这也会削弱其沉淀强化能力。

来源：2024年第8期

《金属学报》期刊编辑部

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