Al-Mg-Si鋁合金在固溶處理狀態(tài)下具有相對(duì)良好的可成型性，并在汽車制造周期中經(jīng)過烤漆（~180℃）后具有高強(qiáng)度。但是，在工業(yè)實(shí)踐中難于在固溶熱處理后立即進(jìn)行烤漆，時(shí)間間隔可能是幾周到幾個(gè)月，因此組織中將會(huì)形成團(tuán)簇，團(tuán)簇的形成將引起顯著的自然時(shí)效（NA）硬化。近年來，研究集中在預(yù)時(shí)效（PA）和自然時(shí)效（NA）對(duì)人工時(shí)效過程中β′相析出的影響。但是，PA和NA還會(huì)顯著影響Al-Mg-Si合金中人工時(shí)效之前和制造過程中的強(qiáng)度和可成形性。

　　近期，來自重慶大學(xué)和中國鋁業(yè)的研究人員對(duì)Al-Mg-Si合金中，總Mg和Si含量相同，但Mg/Si比不同的AA6014型合金進(jìn)行研究。通過三維原子探針（3DAP）結(jié)合拉伸研究了預(yù)時(shí)效和自然時(shí)效對(duì)不同Mg/Si比的AA6014合金的團(tuán)簇，強(qiáng)度和卷邊性能的影響。相關(guān)論文以題為“Effects of pre-aging and natural aging onthe clusters,strength and hemming performance of AA6014 alloys”發(fā)表在Materials Science and Engineering A。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921509320302914

　　與經(jīng)過7天自然時(shí)效（NA）的富Mg合金相比，富Si合金的屈服強(qiáng)度提高了，而在預(yù)時(shí)效（PA）和隨后室溫儲(chǔ)存后，富Mg和富Si合金的強(qiáng)度相似。適當(dāng)?shù)念A(yù)時(shí)效處理可以減輕有害的NA效應(yīng)，并使樣品在室溫下保持穩(wěn)定。與NA合金相比，PA合金的卷邊性能得到改善。對(duì)于富含Si的合金，這種改善是顯著的，而對(duì)于富含Mg的合金，這種改善是微不足道的。卷邊性能與合金的強(qiáng)度有關(guān)，強(qiáng)度增加導(dǎo)致卷邊性能下降。在NA合金中，特別是對(duì)于富硅合金，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度增加且卷邊性能降低?？烧蹚澬詫?duì)強(qiáng)度敏感，而增加的強(qiáng)度導(dǎo)致可折彎性差。

圖1自然時(shí)效七天AA6014合金的（a）電導(dǎo)率和（b）顯微硬度的變化

圖2 180°卷邊的合金外表面的宏觀外觀（a）A1-PA；（b）A3-PA；（c）A1-NA；（d）A3-NA

　　無論合金成分如何，在PA處理期間都會(huì)促進(jìn)Mg1Si1型團(tuán)簇的形成。直接水淬后的NA促進(jìn)了富硅合金中大量小尺寸富硅團(tuán)簇的形成，而富鎂合金中具有分散的Mg/Si比分布的團(tuán)簇密度相對(duì)較低。在不同的時(shí)效過程中，過量空位的濃度以及空位與Mg和Si原子之間的結(jié)合能在團(tuán)簇的沉淀動(dòng)力學(xué)中起著重要作用。最后，利用團(tuán)簇和固溶體原子統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)不同時(shí)效條件下合金的屈服強(qiáng)度。

圖3兩種合金在不同過程中的團(tuán)簇示意圖（a）預(yù)時(shí)效；（b）自然時(shí)效

　　PA后富Mg和富Si合金的數(shù)量密度和平均尺寸相似。尺寸分布相似，但是對(duì)于NA合金，富硅合金的數(shù)量密度高于富鎂合金的數(shù)量密度。這歸因于富Si NA合金中小團(tuán)簇的數(shù)量密度增加。PA和NA合金的強(qiáng)度主要取決于團(tuán)簇的數(shù)量密度和基體中的固溶原子。富硅NA合金中團(tuán)簇的數(shù)量密度明顯更高，導(dǎo)致最終狀態(tài)下的強(qiáng)度更高。通過使用強(qiáng)化模型并結(jié)合提取的3DAP數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量和計(jì)算的屈服強(qiáng)度具有良好的匹配性。

圖4合金團(tuán)簇的尺寸（NC Mg+NCSi）和Mg/Si比（NCMg/NC Si）之間的關(guān)系

圖5（a）PA和（b）NA后平衡和實(shí)際空位濃度的變化

　　總的來說，本文以兩種選定的Al-Mg-Si合金研究了預(yù)時(shí)效和人工時(shí)效期間的團(tuán)簇性質(zhì)。計(jì)算了實(shí)際空位濃度的演變過程以了解不同時(shí)效過程，建立了微觀結(jié)構(gòu)特征之間的相關(guān)性，包括團(tuán)簇和固溶體原子的尺寸和數(shù)量密度，以及屈服強(qiáng)度；還討論了屈服強(qiáng)度對(duì)卷邊性能的影響。