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铝合金材料发展取得新技术研发成果

铝合金材料由于质量轻、比强度高、耐腐蚀、易于回收利用等特性,成为汽车等行业实现节能减排的重要轻量化材料。铝合金材料在时效热处理过程中析出的强化相的结构,是设计合金成分、调控析出相类型从而提升铝合金材料力学性能的基础。由于铝合金材料中的亚稳纳米析出相在透射电镜的高能电子束下的结构稳定性低,制约了对其结构的原子尺度表征。

电热合金

铝合金材料在200-300 keV的常规高能电子束下,铝合金材料的主要强化析出相β"容易被电子束损伤的主因是电子束轰出原子创造空位,大大促进了扩散。因此,通过降低物镜球差矫正透射电镜的电子束能量至80 keV来降低击出原子的概率,实现了β"的稳定的长时间高分辨透射电子显微观察。


铝合金材料基于此,在80 keV低能电子束及200 keV低剂量电子束等低辐照损伤条件下,进行球差矫正高分辨扫描透射电子显微观察(HRSTEM)及原子尺度能谱(EDX)面扫,结合第一性原理计算得到的形成焓-错配度双重判据,鉴定了Al-Mg-Si合金中被发现20年以来一直未明确的析出相B′的原子尺度结构模型。

电热合金

铝合金材料还获得了B′与基体铝之间的界面结构模型,并发现在析出相内部能自协调出层状缺陷结构来降低析出相-基体间的整体错配度从而降低生长阻力。“在共格界面附近发现了符合形成焓最低判据的U1 → U2 → B′过时效阶段析出相转变路径,而在非共格界面附近发现了B′ → U2转变路径,揭示了多重能量判据对相转变路径的交错影响,铝合金材料离位观察的局限性及透射电镜原位表征的广阔前景。


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