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导读

通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了连续流变挤压制备的合金的组织演变，揭示了连续流变挤压过程中Al6(Mn, Fe)相颗粒的形成机理。讨论了Al6(Mn, Fe)相颗粒对合金拉伸性能的影响。该研究为提供了一种高效的加工方法，为制造具有较高力学性能的Al-Mg系合金提供了新见解。

Al-Mg合金因其高强度质量比、优异的耐腐蚀性和可回收性而受到广泛关注，被认为是航空航天、船舶和汽车应用的有前途的材料。高Mg含量的Al-Mg合金有望跟上领域的快速发展。然而高Mg 含量Al-Mg合金中过饱和的Mg原子易形成粗脆的Al3Mg2相，使合金的成形性能和加工性能变差。

合金化是一种最有前途的方法来定制铝合金的显微组织。Mn被认为是强化铝镁合金的关键合金元素。Al-Mg合金中加入Mn加速了Mg在α-Al基体中的均匀分布，从而提高强度。因此，无需过量添加Mg即可达到Al-Mg合金的理想力学性能。此外，Mn与Al在合金中反应形成Al6Mn相颗粒。在塑性变形过程中，再结晶晶粒被细化，Al6Mn相颗粒的钉扎作用可以抑制晶粒长大。目前，对Al6(Mn, Fe)相颗粒形成机理的研究较少。因此，Al-Mg-Mn-Fe合金在连续流变挤压过程中的组织演变亟需进一步研究。

通过调节Al6(Mn, Fe)相颗粒的尺寸和形态有望在Al-Mg-Mn-Fe合金中实现强度和延展性的良好结合。基于此，大连交通大学管仁国教授课题组采用连续流变挤压和铸造法制备了和Al-5Mg合金。研究了流变挤压合金中纳米Al6(Mn, Fe)相颗粒的组织演变及形成机理，揭示了纳米级Al6(Mn, Fe)相颗粒对合金力学性能的影响，分析了纳米颗粒对合金强度和延展性的贡献，旨在开发一种有效的加工技术，并为生产具有优异力学性能的Al-Mg系列合金提供有价值的见解。相关研究成果以题为“Formation mechanism of refined Al6(Mn, Fe) phase particles during continuous rheo-extrusion and its contribution to tensile properties in Al–Mg–Mn–Fe alloys”发表于期刊《Materials Science & Engineering》。

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结果表明，连续流变挤压对Al6(Mn, Fe)相颗粒有较好的细化效果，其平均尺寸为900 nm，而铸态合金中亚微米Al6(Mn, Fe)相颗粒的平均尺寸为 μm。凝固后的合金经历了多次剪切变形，在此过程中，Al6(Mn, Fe)相颗粒得到进一步细化。

纳米级的Al6(Mn, Fe)相颗粒的存在使材料具有Orowan强化效果，纳米级Al6(Mn, Fe)相颗粒诱导的抗拉强度和屈服强度分别增加了 MPa和 MPa。此外，还观察到纳米Al6(Mn, Fe)相颗粒周围出现小的圆形裂纹，导致裂纹扩展时间延长，这也表明流变挤压合金具有良好的延展性。

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