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    我院硕士研究生欧奕孜在Acta Materialia 发表7系铝合金基础性理论研究成果

    发布时间:2021-10-25    作者:蔡圳阳      来源:       浏览次数:

    近日,本院2018级硕士生欧奕孜同学在国际金属材料领域权威期刊Acta Materialia上发表7系铝合金基础性理论研究成果。本院为第一单位,江勇教授为通讯作者。

    7系铝合金具有轻质、高强、耐蚀和加工性能好等优点,通常以过时效组织状态广泛应用于航空、航天等重要工业领域。η相是7系铝合金过时效状态下的主要析出相,与合金的组织热稳定性、耐腐蚀性和韧性等高度相关。充分揭示η相界面结构及形成机制,对深入理解η相的行为和作用,以及7系铝合金组织和性能的演变规律至为重要,可以为合金设计及性能优化补充重要的理论基础。η相存在至少13种变体类型且结构复杂,形成机制尚不清楚,尤其是其界面结构和性质,研究甚少,已成为目前国际铝合金材料领域公认的研究难点和热点。

    欧奕孜同学在中南大学江勇教授和挪威科技大学Randi Holmestad教授的指导下,选择η相最常见的变体类型之一η1相作为突破口,运用第一性原理计算与高分辨电镜(HAADF-STEM)表征高度结合的研究方法,首次构建了η1/Al相界面相图,并进一步结合主元素的复杂界面偏析计算,预测和阐明了不同Zn含量下η1相界面结构及其形成机制。研究发现,不同于空位极少的亚稳η’相界面,η1相界面实为大量空位和溶质共同偏析作用下形成的一种复杂重构界面。空位与溶质的共偏析,极大提高了η1相在过时效状态下的稳定性,使其能够成为η相中数量最多的一种变体。计算印证和解释了高分辨电镜表征观察结果,同时从理论上支持了η1相可能无需借助任何过渡相,从过饱和固溶体中直接析出的这一假设,为科学调控η相中不同变体的相对比例提供新的认知和思路。

                                                  图为7系铝合金中空位和溶质共偏析的η1相界面形成和稳定机制

    该项研究工作得到了国家自然科学基金委和挪威研究委员会等机构的资助。全文见于Acta Materialia, 218 (2021) 117082。