金属材料顶刊Acta Materialia：新见解！弥散相对晶粒的依赖性定向钉扎！

不可说 2年前 (2023-03-12) 4509浏览

一、【导读】

Al-Mn AA3xxx合金广泛用于饮料罐、汽车热交换器和包装等产品。热机械加工过程中调整其晶粒尺寸和结构是实现所需性能的关键。第二相颗粒通常在铸造过程中形成，高浓度合金元素可能会保留在固溶体中，并在后续热处理过程中发生沉淀。研究析出相行为对材料组织结构的影响至关重要。在热轧和冷轧后的退火过程中，大颗粒析出相（1µm）可能通过粒子激发成核（PSN）促进再结晶，而紧密排列的细弥散相（亚微米）可能通过Smith-Zener作用钉扎（亚）晶界延迟甚至抑制再结晶进度。如果颗粒在回复和再结晶之前或期间沉淀，弥散相通常会引起缓慢的再结晶动力学和粗大的晶粒。强PSN作用下最终再结晶织构通常较弱，但伴随颗粒析出。以往工作都是基于广泛间接的组织观察分别分析颗粒的密度和粒度方面微观化学以及粒度和织构方面的微观结构。对于如何量化析出粒子在回复和再结晶过程中对（亚）晶粒取向的影响，尚不清晰。

二、【成果掠影】

挪威科技大学Knut Marthinsen院士团队为了量化第二相粒子在回复和再结晶过程中对（亚）晶粒的取向依赖性影响，深入了解强P和立方体ND织构背后的物理机制。通过将P、CubeND、Cube取向的（亚）晶粒与冷轧和非等温退火的Al-Mn合金中的第二相粒子直接关联，分析了“同时析出”对回复和再结晶的影响。再结晶状态由具有强P、较弱CubeND、更弱Cube织构的粗细长晶粒主导。对弥散相密度、尺寸、大颗粒周围变形区亚晶粒的密度和尺寸进行了方向相关的量化。使用弥散相Smith-Zener阻力的新表达式。发现弥散相对（亚）晶界上的阻力取决于方向，且立方结构亚晶在回复和部分再结晶后经历最高的阻力。由于阻力增加，使立方体亚晶粒的性能优势弱化，促进PSN机制。大颗粒周围变形区则对PSN的阻力较弱，有助于加强PSN。此工作中所应用的方法能够更好地理解Al-Mn合金中恢复和再结晶过程中依赖于取向形核和生长行为背后的物理机制。与Cube织构相比，该方法提供了对强P和CubeND的新见解。

相关研究工作以“Orientation dependent pinning of (sub)grains by dispersoids during recovery and recrystallization in an Al–Mn alloy”为题刊登在金属材料旗舰期刊Acta Materialia上。

三、【核心创新点】

开发了可直接进行（亚）晶粒和弥散相相互作用分析的新方法。该方法用于研究冷轧Al-Mn合金中大颗粒和细弥散颗粒对（亚）晶粒的影响，发现从形变态到部分再结晶发生“同时析出”机制。
量化粒子在恢复和再结晶过程中对（亚）晶粒的取向依赖性影响，发现“同时析出”机制。与Al-Mn合金中的立方体织构相比，这些发现有助于深入了解强P和立方体ND织构背后的物理机制。

四、【数据概览】