近日，我院范才河教授课题组利用快速冷冲变形技术对Al-Cu-Mg合金进行大塑性变形时发现了长片状S' 相的破断回溶现象，通过对破断行为的深入研究，分析了S' 相的破断机制及回溶机理。

采用高角度环形暗场、扫描透射电子显微镜和选区电子衍射技术，对不同道次快速冷冲试样中长片状纳米析出相进行观察，发现挤压态试样中长片状S' 相与铝基体界面平整，在快速冷冲强变形过程中发生明显破断，其破断机制主要为扭曲、脆断、回溶和缩颈。经研究表明，长片状S' 相的破断，增加了S' 相与铝基体的接触面，提高了界面畸变能，从而导致S' 相的自由能高于基体自由能，为溶质原子回溶至铝基体的扩散创造了条件。脆性S' 相在快速冷冲强变形过程中产生“回溶台阶”，进一步加速了溶质原子的扩散，促进了S' 相的回溶，造成S' 相缩颈及各部分的分离，从而导致S' 相“碎化”成短而细的S' 相，并最终回溶于基体中。该结论为系统研究长条状S' 相的演变规律及探索合金的强化机理奠定了理论基础。

挤压态及不同道次冷冲试样中S' 相的HAADF-STEM像

(a) 挤压态; (b) 2道次冷冲试样; (3) 3道次冷冲试样; (4) 4道次冷冲试样

HAADF-STEM images of S' phases under different rapid cold punched samples

(a) as-extruded sample; (b) 2-pass; (c) 3-pass; (d) 4-pass

S' 相扭曲脆断模型图(a,b)、“回溶台阶”的HAADF-STEM图(c)及缩颈模型图(d)

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