摘要：在航空航天和现代交通工具制造中，铝合金因其轻质和高强度而备受青睐。新疆大学材料科学与工程学院的研究团队最新发现，通过复合添加稀土元素Sc、Er和轻金属元素Be，可以显著改善Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的微观组织和力学性能。这一研究不仅深化了我们对铝合金强化机

【全文导读】

在航空航天和现代交通工具制造中，铝合金因其轻质和高强度而备受青睐。新疆大学材料科学与工程学院的研究团队最新发现，通过复合添加稀土元素Sc、Er和轻金属元素Be，可以显著改善Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的微观组织和力学性能。这一研究不仅深化了我们对铝合金强化机制的理解，也为高性能铝合金的开发提供了新的方向。

【研究背景】

Al-Zn-Mg-Cu合金因其优异的力学性能和抗腐蚀性，在航空航天和汽车制造等领域扮演着重要角色。随着现代工业对材料性能要求的提高，传统的合金强化方法已难以满足需求，微合金化技术成为提升铝合金性能的有效途径。特别是，稀土元素和轻金属元素的添加，因其独特的原子尺寸和电子结构，对铝合金的微观结构和性能产生显著影响。

【研究亮点】

● 首次系统研究了Sc、Er、Be复合添加对Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响。

● 发现添加Sc、Er、Be能显著增加低角度晶界比例，减少晶界向高角度晶界的转变，提高合金的力学性能。

● T6处理后，合金内部及晶界处存在大量的球形Al3Sc弥散相，加速了η′相的析出，同时阻碍了晶界与位错运动。

【来源解析】

新疆大学贺永东教授等在2024年第44卷第10期《特种铸造及有色合金》期刊上发表了题为“复合添加Sc、Er、Be对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能影响”的文章，作者采用光学显微镜、电子背散射衍射、扫描电镜、透射电镜和维氏硬度试验方法，研究了Sc、Er、Be复合添加对Al-8.3Zn-2.2Mg-2.3Cu合金组织与性能的影响。结果表明，Sc、Er、Be元素的加入，使小角度晶界占比高达56.2%，有效减少了合金中小角度晶界向大角度晶界的转变，且合金没有表现出明显的择优取向。T6处理后，合金内部及晶界处存在大量的球形Al3Sc弥散相，加速了η′相的析出，同时阻碍了晶界与位错运动。Be的加入对合金起到固溶强化的作用，部分Be以α-Be形式存在，另一部分在晶界处形成含Be的第二相；T6态合金硬度（HV）为240.6。

【研究方法】

研究团队采用了光学显微镜、电子背散射衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和维氏硬度试验方法，全面分析了合金的微观组织和力学性能。通过这些先进的表征技术，研究人员能够深入观察合金的晶粒取向、晶粒尺寸、晶界分布以及析出相的形态和分布。

【图文内容】

图1铸态合金DSC热分析曲线

图2合金铸态和均匀化后的微观组织

图3合金在固溶态时取向分布图、晶粒尺寸统计图及晶界分布图

图4合金在固溶状态下［001］、［100］、［010］方向的反极图

图5合金在固溶状态下［100］、［110］、［111］方向的极图

图6T6处理后合金的SEM图像

图7T6处理后合金的TEM明场图像

图8粒子阻碍位错运动模型

图9T6处理后合金的HAADF图像及各元素分布图

图10合金晶界处的HAADF图像

【主要结论】

● Sc、Er、Be的加入显著减少了Al-Zn-Mg-Cu合金中的高角度晶界，有效抑制了再结晶，提高了合金的力学性能。

● T6处理后，合金内部及晶界处存在大量的球形Al3Sc弥散相，加速了η′相的析出，同时阻碍了晶界与位错运动，增强了合金的硬度。

● Be的加入对合金起到固溶强化的作用，部分Be以α-Be形式存在，另一部分在晶界处形成含Be的第二相，进一步提高了合金的硬度。

【本文引用格式】

中文：张博涛, 贺永东, 赵亿坤, 等.复合添加Sc、Er、Be对Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能影响[J].特种铸造及有色合金，2024，44（10）：1409-1415.

英文：ZHANG B t, HE Y d, ZHAO Y k, et al.Effects of Sc， Er and Be compound addition on microstructure and properties of Al-Zn-Mg-Cu alloy[J].Special Casting & Nonferrous Alloys，2024，44（10）：1409-1415.

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编辑/排版：江姗

校对：刘晨辉

审核：张正贺

来源：特铸杂志