题目：Hardness reversal in severely deformed automotive Al-Mg-Si alloys

第一作者：胡谢君

通讯作者：陈江华，赖玉香

通讯单位：海南大学

期刊：Journal of Alloys and Compounds

DOI：10.1016/j.jallcom.2024.1735151.

1. 背景介绍

对于Al-Mg-Si合金的工业应用来说，时效硬化潜力至关重要，可以用峰值时效硬度来评估。在对Al-Mg-Si合金进行常规热处理或小变形+人工时效处理时，富硅合金的峰值时效硬度总是高于富镁合金。如果在人工时效前引入大变形，Al-Mg-Si合金可获得强度和延展性的良好结合。然而，大预变形带来的高密度位错所诱发的析出相的微观结构在很大程度上仍是未知的。此外，峰值时效硬度与合金成分的关系仍有待进一步研究。

2. 主要内容与亮点

图1展示了常规热处理（T6）、小变形+人工时效处理（T8-5%）和大变形+人工时效处理（T8-80%）合金的时效硬化曲线。在T6和T8-5%状态下，富Si合金的峰值硬度始终高于富Mg合金。而经过T8-80%处理后，富Mg合金的峰值硬度反而高于富Si合金。将这种现象称为硬度反转。

图1 富Mg和富Si合金经不同热处理工艺处理的时效硬化曲线

过去的研究表明，对于T6和T8-5%处理的合金，主要强化相类型为β"相，因此富硅合金的峰值时效硬度高于富镁合金。原子分辨率HAADF-STEM成像表明，T8-80%合金中的主要析出相类型是富镁的后期析出相，即β'（图2）和B'析出相及其复合析出相（图3），而不是β"相。β'相的单胞与铝基体之间存在多种取向关系。

图2 峰值时效和过时效后T8-80%合金中β'(/β'-2)析出相的原子分辨率HAADF-STEM图像

图3 经T8-80%处理的峰值时效和过时效富硅合金中B'相关析出相的原子分辨率HAADF-STEM图像

图4展示了T8-80%工艺处理后Al-Mg-Si合金中峰值时效和过时效阶段各类析出相的占比。β'(/β'-2)相是富Mg合金中主要析出相，其占比超过90%。而富Si合金中析出相的主要类型为B'相，β'(/β'-2)相以及它们的复合相，其中B'相及其复合相占比超过80%。

图4 经T8-80%处理的Al-Mg-Si合金在峰值时效和过时效状态各析出相的占比

第一性原理计算表明，β'/β'-2相对合金的强度贡献大于B'相。此外，DSC分析结果表明（图5），经过80%预变形的富Mg合金析出相体积分数明显大于富Si合金的析出相体积分数，这与T6合金规律相反。因此，经80%预变形的富Mg合金峰值时效硬度值高于富Si合金的原因主要是富Mg合金中的析出强化大于富硅合金。

图5 经T8-80%处理的变形合金和经T6处理的淬火合金的DSC曲线

3. 总结和展望

本文利用电镜原子成像技术揭示了大变形诱导的析出相原子结构及其与合金成分和时效硬化之间的关系，该研究结果可以指导通过形变时效工艺制备的Al-Mg-Si合金的成分优化。