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微合金化元素Sc對Al-Mg-Si合金微觀結構及性能的影響

魏波，潘帥，廖桂珍，王雙寶^*

廣西大學可再生能源材料協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西南寧，530004

*Email: nmshuangbaowang@126.com

可熱處理Al-Mg-Si合金具有中等強度、成形性好、耐腐蝕和導電性好等優(yōu)點，廣泛應用于汽車、飛機和電力工業(yè)等行業(yè)。Al-Mg-Si合金具有這些優(yōu)異的性能主要與在160 ~ 200℃人工時效過程中形成的大量密集的納米尺度析出相有關，因為這些析出相能夠有效地阻礙鋁基體中位錯的運動 [1]。為了進一步提升鋁合金的性能，大量工作已經通過熱處理工藝的手段對控制Al-Mg-Si合金中最有效的強化相β"的析出密度和數量進行了研究，例如預時效和分級時效等 [2]。此外，Al-Mg-Si合金的微合金化也是改善合金性能的有效途徑。近年來，稀土元素Sc由于其熱穩(wěn)定性和高溫抗疲勞等優(yōu)異的性能而受到廣泛關注，在鋁合金中發(fā)揮著重要作用 [3]。

為了闡明微合金化元素Sc對Al-Mg-Si合金微觀結構及性能的影響，本文利用了掃描和透射電鏡、硬度、拉伸和腐蝕試驗等方法系統(tǒng)研究了Al-0.5Mg-0.4Si (wt.%)合金和Al-0.5Mg-0.4Si-0.4Sc合金在170℃人工時效過程中的微觀結構和性能。研究發(fā)現，在Al-Mg-Si合金中添加Sc會形成微觀尺度的Al₃Sc彌散體，起到細化晶粒的效果，如圖1所示。此外，添加Sc可以顯著縮短Al-Mg-Si合金的峰值硬化響應時間，提高合金的耐熱性，同時還可以提高峰值時效狀態(tài)下的塑性。進一步研究表明，Al-Mg-Si與Al-Mg-Si-Sc合金都有著優(yōu)異的耐晶間腐蝕性能，不同的是在Al-Mg-Si-Sc合金中的晶界無析出帶變得更窄，從而使其電化學腐蝕性能得到進一步改善。本研究為同時提高Al-Mg-Si合金的硬度、塑性和耐蝕性提供了新的思路。

Fig. 1 Grain microstructure of the two different alloys samples: representative EBSD images (a and c) and the corresponding statistical grain size distributions (b and d) of AlMgSi and AlMgSiSc alloys respectively.

參考文獻

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