ActaMaterialia揭示超轻高强镁合金的相变过程

　　近日，研究人员报道了一种体心立方（BCC）结构的轻质高强镁合金LA113：Mg11Li3Al（wt。）。该合金在350C温度下均匀化处理后并水淬，其强度可迅速达到峰值。研究表明，水冷过程中合金元素之间调幅分解形成了有序相，从而导致了该合金的大幅强化（Xinetal。，ScienceAdvances2021，7，eabf3039）。此外后续时效处理还可形成与基体半共格的D03Mg3Al（）相，从而使该合金进一步强化（Tangetal。，NatureCommunications2019，10，1003）。然而，不同于传统的面心立方（HCP）结构镁合金，BCC体系镁合金时效过程中的相变顺序及其相应的转变温度仍不明确，进而限制了该类型合金的热处理制度的设计与制定。
　　针对该问题，澳大利亚新南威尔士大学辛同正博士、MichaelFerry教授，与中北大学赵宇宏教授，南京理工大学唐颂副教授等人合作，通过原位同步XRD研究了镁合金在不同温度下等温时效的相变过程，通过TEM、SEM、第一性原理计算和相场模拟研究了不同析出相的形貌和演化过程，同时还研究了各个相变过程对合金力学性能的影响，从而为制定合金热处理制度提供了理论和实验依据。该工作以题目为PhaseTransformationsinanUltralightBCCMgAlloyduringAnisothermalAging发表在《ActaMaterialia》。
　　论文链接：
　　https：doi。org10。1016j。actamat。2022。118248
　　该项研究工作通过真空熔炼制备了LA113合金铸锭，把铸锭升温到不同温度后等温时效，通过原位同步XRD鉴定分析了LA113合金在各个时效温度下的各种相结构，包括基体、Mg、Al2Y、Mg3Al和AlLi相。其中相Mg3Al与基体具有一定的共格关系：，110110，从而对合金力学性能起主要强化作用。TEMEDS表明AlLi相具有核壳结构：内核富镁贫铝，壳层富铝贫镁。AlLi相将前期生成的相作为形核质点形核并长大。最终确定了BCC结构LA113系列Mg合金在在不同温度下等温时效过程中的相变演化次序为：固溶体富Al团簇相（调幅分解产物，低温）Mg3Al（）相（中温）AlLi相（高温）。
　　图1。原位同步XRD鉴定分析LA113合金在不同温度下等温时效所生成的各种相。
　　图2。相和基体相界面的TEM表征：相的（a）明场，（b）暗场，和（c）衍射斑点图片；（d）基体界面的高分辨TEM照片以及（ef）不同选区下的快速傅里叶逆转换。
　　图3。AlLi核壳结构的（a）TEM和（bf）EDS表征。
　　图4。相场模拟Mg3AlAlLi的相转变过程。（a）275C等温时效下，Mg3AlAlLi相的形貌演化，（b）三维AlLi形貌模拟示意图，（c）成分分布（图（a）中红色箭头）。
　　图5。随着温度变化，LA113合金中的相变过程以及各个相对力学行为的影响。
　　感谢论文作者团队对本文的大力支持。
　　本文来自微信公众号材料科学与工程。欢迎转载请联系，未经许可谢绝转载至其他网站。