正文
Cu相形核能垒高，晶界无析出带所致脆性断裂。同时，传统核壳结构析出相在铝锂合金中不能稳定存在，随着时效时间的延长则会转变为非核壳结构析出相，这种析出相结构转变降低铝锂合金力学性能。因此，本文发现的一种稳定的、低形核势垒的多层核壳结构共格纳米析出相为第四代铝锂合金研制另辟蹊径。
图2 多层核壳结构析出相的成分、结构剖析及其生长动力学的量化
论文通过在Al-Li-Cu-Mg-Zn-Ti-Zr-Ag合金中控制不同Li、Cu含量，在175 ℃时效12 h形成了一种多层核壳结构析出相。通过HAADF-STEM、APT以及SANS多种表征手段揭示了其结构、成分和生长动力学，表明该析出相是以Al
3
Zr-Al
3
Ti作为核心层，富Ag-Zn作为中心层，Al
3
Li作为最外层的富Li多层核壳结构析出相，并且发现这种析出相生长动力学缓慢，具有极高的抗粗化能力以及高体积分数析出的优点，通过沉淀强化对屈服强度的贡献达到85%，最终使铸造的铝锂合金抗拉强度达到493.2 MPa。其强度超过了几乎所有以Al-Li-Cu、Al-Li-Mg和Al-Li-Cu-Sc为基础的铸造工程合金，奠定了适用于短流程、低成本新质生产力制造领域高强度轻质合金材料的基石。
图3 多层核壳结构析出相通过沉淀强化实现的铝锂合金力学性能与其它铝锂合金力学性能的对比
进一步地，研究团队基于DFT计算揭示了多层核壳结构的形成机制。利用 APT 表征的多层核壳结构析出相的化学成分，构建了它们各自的特殊准随机结构 (SQS) 超胞，通过偏析能计算确定的不同溶质原子 N （其中 N 代表 Zr、Ti、Ag 和 Zn）在 δ′/α-Al 界面附近的优先分布。发现Ti和Zr更倾向于占据δ′相中的Li的位点，而Ag和Zn则倾向于占据Al的位点。
图4 多层核壳结构析出相的原子占位、结构以及模型：（a，b）X（X = Zr、Ti、Ag和Zn）原子在共格(001)δ′/(001)α-Al界面占位的松弛原子模型以及相应的偏析能ΔE
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