新型铸造 Al-Ni-Cr-Zr 共晶合金：解锁铝合金高温潜能

摘要：文中报告了一种用于高温的铸造三元Al-3.8Ni-0.5Cr共晶合金的设计。通过有针对性的合金添加和非平衡处理，实现优异的微观结构稳定性和机械性能，从而促进时效期间共格沉淀物的形成。

导读

文中报告了一种用于高温的铸造三元Al-3.8Ni-0.5Cr共晶合金的设计。通过有针对性的合金添加和非平衡处理，实现优异的微观结构稳定性和机械性能，从而促进时效期间共格沉淀物的形成。

航空航天和汽车工业需要具有高强度密度比的材料来减轻质量、提高燃油效率和降低成本。Al合金密度低、可铸造性好，并且通过薄的钝化Al₂O₃层提供抗氧化性，是汽车应用的特别有前途的候选材料。但其在200 ℃以上的微结构稳定性和力学性能较差，因此在高温应用中仍面临限制，开发能在高温下高效工作的铝合金是一项重大的技术挑战。

铝基共晶合金为高性能结构应用提供了另一种途径，实现强度和良好铸造性的理想组合。最近的研究表明，通过添加三元溶质来调整微观结构，可以提高Al-Cu共晶合金的强度和延展性。然而，添加微量过渡元素对三元共晶合金的持久微观结构和稳定性的作用仍未被研究。

近日，国外研究团队设计了一种新的高温共晶合金，针对性地向铸造三元Al-3.8Ni-0.5Cr共晶合金中添加0.15%的Zr，显著提高了其高温强度。研究结果以题为“Design of a cast Al-based Al-Ni-Cr-Zr eutectic alloy with excellent high temperature mechanical properties”发表于期刊《Scripta Materialia》。

200 ℃和250 ℃下，合金强度分别达到（225±10）和（197±8）MPa，这归因于时效热处理后在α-Al基体中形成了共格L12- Al3Zr沉淀。峰值时效条件下(375 ℃×20 h)，实现了室温下（355±15）MPa的屈服强度，并在375 ℃下暴露100 h后保持了（335±25） MPa的屈服强度，证明了在高温下优异的微观结构稳定性。