第一作者：王瑞。通訊作者：王東濤，長海博文

通訊單位：蘇州大學(xué)高性能金屬結(jié)構(gòu)材料研究院

DOI:10.1016/j.jmst.2023.08.058

01 全文速覽

該研究以微合金化手段調(diào)控Al-Si-Cu-Mg鑄造鋁合金微米-納米多尺度微觀組織，同時(shí)提高合金的力學(xué)和耐蝕性能，為解決高強(qiáng)鑄造鋁合金耐蝕性能較差的問題提供了一種新的微觀組織控制策略。本研究表明，0.15%~0.3%的Zr元素添加能夠使合金的強(qiáng)度提高，同時(shí)Zr的加入能夠?qū)е潞辖鹁Я＜?xì)化(微米尺度)以及合金表面自生鈍化膜強(qiáng)化(納米尺度)，這種協(xié)同效應(yīng)抑制了合金的腐蝕，有效提高了高強(qiáng)鑄造鋁合金耐蝕性能。

02 背景介紹

Al-Si-Cu-Mg系鑄造鋁合金因優(yōu)異的成型性和高強(qiáng)度在汽車輕量化部件中有著廣泛應(yīng)用。合金中高含量的Cu、Mg元素在提高合金強(qiáng)度的同時(shí)導(dǎo)致合金耐蝕性能顯著下降，限制了該系合金在潮濕、腐蝕服役環(huán)境下的應(yīng)用。為改善Al-Si-Cu-Mg系高強(qiáng)鑄造鋁合金的耐蝕性能，目前的研究多通過改善合金晶粒、第二相的特征，抑制合金的腐蝕過程，但合金在時(shí)效過程中析出的大量納米第二相仍不可避免的造成腐蝕過程的加劇，如何通過新思路抑制這一現(xiàn)象以有效提高合金的耐蝕性能，是高綜合性能鑄造鋁合金開發(fā)亟待解決的問題。

03 本文亮點(diǎn)

(1)Zr元素可以使Al-Si-Cu-Mg鑄造合金在熱處理過程中形成納米含Zr相，提高合金的力學(xué)性能；

(2)0.15%~0.3%的Zr元素可以同時(shí)調(diào)控合金的晶粒和表面自生鈍化膜特征，有效提高Al-Si-Cu-Mg高強(qiáng)鑄造鋁合金的耐蝕性能；

(3)Zr元素能夠參與合金表面自生鈍化膜的形成，改善表面鈍化膜的穩(wěn)定性，強(qiáng)化合金表面鈍化膜的耐侵蝕能力。

04 圖文解析

05 總結(jié)與展望

本文系統(tǒng)研究了Zr元素對Al-Si-Cu-Mg鑄造鋁合金力學(xué)及耐蝕性能的影響。根據(jù)Zr含量的不同，提出了Zr在微米和納米尺度上對耐蝕性能改善的雙重作用。研究結(jié)果表明，Zr的添加可以通過細(xì)化合金晶粒組織和增強(qiáng)鈍化膜穩(wěn)定性來提高Al-Si-Cu-Mg合金的耐蝕性能。本研究為高強(qiáng)鑄造鋁合金耐蝕性能改善提供了一種新的合金設(shè)計(jì)思路。

06 課題組介紹

王東濤（通訊作者）：蘇州大學(xué)沙鋼鋼鐵學(xué)院、高性能金屬結(jié)構(gòu)材料研究院，副研究員，碩士研究生導(dǎo)師，蘇州大學(xué)優(yōu)秀青年學(xué)者。主要研究方向包括：高性能鑄造鋁合金材料設(shè)計(jì)，鑄造鋁合金強(qiáng)韌/服役性能機(jī)理研究等。先后主持國家級(jí)、省部級(jí)、企業(yè)產(chǎn)學(xué)研課題等研發(fā)項(xiàng)目7項(xiàng)，作為主要參與者參與國家級(jí)、省部級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目的研發(fā)。在Corrosion Science,Journal of Materials Science&Technology,Materials Science and Engineering:A等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利20余項(xiàng)。擔(dān)任多個(gè)SCI期刊審稿人及客座編輯。

長海博文（通訊作者）：蘇大大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師、俄羅斯自然科學(xué)院外籍院士、國家特聘專家、中國汽車工程學(xué)會(huì)會(huì)士；曾任日本輕金屬株式會(huì)社鑄造研發(fā)中心副主任、主席研究員，現(xiàn)任蘇州大學(xué)高性能金屬結(jié)構(gòu)材料研究院院長。主要從事金屬凝固與成形基礎(chǔ)理論研究，高性能鋁合金材料開發(fā)與應(yīng)用。先后主持10余項(xiàng)國家級(jí)、省部級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目，發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，授權(quán)國內(nèi)外發(fā)明專利50余項(xiàng)。目前擔(dān)任國際鋁合金大會(huì)(ICAA)國際專家委員會(huì)、國際材料大會(huì)(THERMAC)國際專家委員會(huì)、中國汽車輕量化創(chuàng)新聯(lián)盟專家委員會(huì)等專家委員。

07 引用本文

R.Wang,D.T.Wang,H.Nagaumi,M.H.Zhang,X.Z.Li,Z.B.Wu,X.Z.Zhang,P.F.Zhou,B.Zhang,The novel strategy for enhancing mechanical properties and corrosion resistance via regulating multi-scale microstructure characteristics in Al-Si-Cu-Mg-Zr cast alloy,J.Mater.Sci.Technol.180(2024)102-117.