专栏名称: 纳米人
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西安交通大学/上海交通大学,Nature!

纳米人  · 公众号  ·  · 2025-05-02 20:31

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Sc纳米相的高密度分散 。两步热处理在尺寸仅超过10 nm的Al 3 Sc纳米沉淀物的表面上诱导Samson相Al 3 (Mg,Sc) 2 的异相成核。尺寸依赖性与Al 3 Sc纳米沉淀物的不相干性有关,这导致镁的局部偏析并引发Al 3 (Mg,Sc) 2 的形成。与无Sc合金相比, Al–Mg–Sc合金中双纳米沉淀物的定向分布使其 强度增加了约40%,HE耐受性提高了近五倍 ,在含氢高达7 ppmw的铝合金中达到了创纪录的拉伸均匀伸长率 。作者还成功将这一策略应用于其他铝镁基合金,如铝镁钛锆、铝镁铜钪和铝镁锌钪合金。该工作展示了一种提高高强度铝合金抗氢性能的可能途径,并且可以很容易地适用于大规模工业生产。

技术方案:

1、获得了高密度CMP纳米沉淀物

作者研究对比了Al–6.0Mg和Al–6.0Mg–0.3Sc合金。Al–Mg–Sc合金中,Al₃Sc纳米沉淀物阻止Mg扩散至晶界,形成核壳结构的Al₃(Mg,Sc)₂沉淀物,表现出优异的性能。

2、解析了原位相变的机理

在Al–Mg–Sc合金中,热处理时Mg原子扩散至Al₃Sc纳米沉淀物,形成Al₃(Mg,Sc)₂相,该相形成与沉淀物尺寸相关。

3、研究对比了Al–Mg和Al–Mg–Sc合金的拉伸性能和耐氢性能

研究结果表明Al–Mg–Sc-II合金在充氢后表现出优异的耐氢性能,其通过双纳米沉淀物设计,实现了高强度与高耐氢性的平衡,并且耐腐蚀性也有所提高。

4、证实了Al₃(Mg,Sc)₂相的高H俘获能力

APT分析表明Al–Mg–Sc-II合金中氢浓度远超Al–Sc-II合金,DFT计算也表明,Samson-Al₃Mg₂相具有优异的氢俘获能力。


技术优势:

1、开发的两步热处理工艺获得了纳米尺寸的双纳米沉淀物

作者采用两步热处理工艺,在尺寸仅超过10 nm的Al₃Sc纳米沉淀物表面诱导Samson相Al₃(Mg,Sc)₂的异相成核,打破了传统铝合金中强度与耐氢性之间的折衷关系,同时实现了高强度和优异的耐氢性能。







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