导读：本文通过新型热机械处理，充分利用原子团簇强化等手段显著提升Al-Cu-Mg合金强度的同时，避免了因强度提高所伴随的塑性下降，初步破解了Al-Cu-Mg合金的强塑性倒置关系瓶颈，并有望实现耐损伤、耐腐蚀。

航空航天等高技术重大工程越来越要求铝合金高综合性能化，然而一般情况下材料强化的同时往往伴随着塑性或韧性的急剧下降，这种类似强韧性“倒置关系”使得材料的强度和塑韧性往往是鱼与熊掌，两者不可兼得。近年来，材料科学与工程湖南省双一流学科带头人、中南大学陈志国教授与澳大利亚悉尼大学S.P.Ringer教授团队合作在铝合金综合性能提升方面取得了一系列重要进展，他们所提出的原子团簇热机械处理调控有望破解铝合金强韧性“倒置关系”。

近日，该团队所开展的Al-Cu-Mg合金微观组织结构的原子团簇热机械处理调控研究，部分研究进展以“Enhanced strength-plasticity combination in an Al-Cu-Mg alloy—atomic scale microstructure regulation and strengthening mechanisms”为题在Materials Science and Engineering:A上发表。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921509320305281

该研究通过新型热机械处理，充分利用原子团簇强化等手段显著提升Al-Cu-Mg合金强度的同时，避免了因强度提高所伴随的塑性下降(如图1所示)。微观结构观测分析表明，所制备的合金中呈现高密度Cu-Mg原子团簇（空位/团簇复合体）、高比例剪切织构及小角晶界等（如图2、图3所示）。

图1 不同TMP状态合金力学性能及MTS拉伸曲线

图2 不同TMP状态Al-4.5Cu-1.5Mg合金的3DAP (30 × 30× 50 nm): (a) T4；(b) TMP (ASR10%, 100℃/12 h); (c) TMP (ASR10%,NA).

图3Al-4.5Cu-1.5Mg合金在不同TMP状态下的ODF:(a) T3;(b) T8;(c) TMP(CR10％,NA); (d)TMP（ASR5％,NA); (e)TMP(ASR10％,NA).

图4Al-4.5Cu-1.5Mg合金在不同TMP状态下的EBSD: (a) T4; (b) T3;(c) TMP (CR10%, NA); (d) TMP (ASR10%, NA).

新型热机械处理有效促进了溶质原子的团簇化，Mg-Cu原子团簇尺寸增大的同时，其Mg/Cu比及数量密度也相应提高。由于避免了析出相与晶界无沉淀带等所引发的应力/应变集中，使微裂纹等塑性失稳发生的可能性下降。此外，由于小角晶界处界面能较低，而原子团簇所引起的微区成分/组织结构起伏较小，减小了点蚀与晶间腐蚀敏感性。

综上所述，原子团簇热机械处理调控初步破解了Al-Cu-Mg合金的强塑性倒置关系瓶颈，并有望实现耐损伤、耐腐蚀，为解决重大工程用铝材高综合性能化的难题提供新思路与新途径。

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