使用原子探针断层扫描技术对低合金Al-Zn-Mg-Zr合金中Zn/Mg比例对T'相和η'相沉淀强化效应以及耐腐蚀性的定量分析

《Materials Characterization》：Quantitative analyses of Zn/Mg ratios on T' and η' precipitation strengthening and corrosion resistance in low alloyed Al-Zn-Mg-Zr alloys using atom probe tomography

　　

Xueqin Zhang|Xiaolan Wu|Peihao Zhao|Xiangyuan Xiong|Zhi Zheng|Fangyan He|Zhizheng Rong|Jiahao Wang|Haitao Zhou|Shuguo Wang|Yang Dong|Yugang Wang|Kunyuan Gao|Wu Wei|Shengping Wen|Hui Huang|Li Rong|Zuoren Nie

中国北京科技大学材料低碳循环国家重点实验室，北京 100124

摘要

本研究通过定量分析，探讨了Zn/Mg比对Al–Zn–Mg-Zr合金力学性能、剥离腐蚀抗性以及双相（T′/η'）沉淀行为的影响。实验中合金的Zn + Mg含量固定为6.0 wt%，在120°C下经过48小时的时效处理，并采用透射电子显微镜（TEM）、原子探针断层扫描（APT）、扫描电子显微镜（SEM）以及力学和腐蚀测试技术对其进行了表征。随着Zn/Mg比的增加，时效硬化效果显著增强，合金达到峰值时效的时间从120小时缩短至36小时。这一增强效应归因于η'相比例的增加（从25%增加至61%）以及T′相比例的相应减少（从75%减少至39%），这些变化通过APT实验得出。η'相的时效响应速度比T′相更快。合金的屈服强度先上升后下降，在Zn/Mg = 2.4时达到最大值364 MPa，这主要是由于T′相和η'相共存，且η'相的数量更多、尺寸更小。剥离腐蚀抗性也得到了提升，在Zn/Mg = 3.9时仅出现点蚀现象（评级为PC），这主要是由于基体中Mg含量大幅降低（从2.22%降至0.73%）。这些结果表明，Zn/Mg比在沉淀行为与宏观性能的耦合中起着关键作用。最佳的Zn/Mg比值约为2.3，可以在强度和腐蚀抗性之间取得优异的平衡，为实现沉淀强化Al合金的强度-腐蚀协同效应提供了宝贵的理论依据。