Ni掺杂在空心Z结构异质结中促进了电荷分离，从而实现了苯胺氧化与氢气产生的光催化耦合过程

《Journal of Materials Science & Technology》：Facilitated charge separation induced by Ni-doping in hollow Z-scheme heterojunction for photocatalytic coupling benzylamine oxidation with hydrogen evolution

本研究系统探究了激光粉末床熔融（LPBF）制备Al-Mg-Sc-Zr合金的动态应变时效（DSA）行为，发现其PLC效应受温度、应变率和双模微观结构（粗柱状晶与超细等轴晶）显著影响。在中间变形温度区间和特定应变率下，PLC效应表现为从B型到A型或混合A+B型的应变依赖性过渡，主要源于晶界间应变分摊机制。直接时效处理表明，高密度Al3(Sc,Zr)沉淀相通过捕获空位和阻碍位错运动抑制PLC效应，而过时效导致的晶粒粗化会消除Lüders平台。

　　
铝合金增材制造过程中的动态应变时效效应研究

一、研究背景与意义
Portevin-Le Chatelier效应作为动态应变时效的重要表现形式，在金属塑性变形领域备受关注。该效应通过应力-应变曲线的周期性 serrations 反映材料在特定温度和应变率条件下的微观动态行为，直接影响成型工艺中的材料成形性和表面质量。当前研究多集中在传统铸造（CM）铝合金体系，而针对激光粉末床熔融（LPBF）增材制造铝合金的研究仍存在显著空白。

二、研究方法与材料体系
实验采用Al-4.82Mg-0.80Sc-0.38Zr-0.56Mn-0.16Si-0.056Cu-0.09Ti（质量分数）的激光粉末床熔融合金，通过改进型KSL-1100X高温炉进行热处理，结合扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和电子背散射衍射（EBSD）进行多尺度组织表征。研究构建了温度（T）-应变率（˙ε）-微观结构的三维分析框架，重点考察双模组织（粗柱状晶+超细等轴晶）与析出相（Al3(Sc,Zr)）的协同作用机制。

三、温度与应变率的调控效应
研究发现变形温度（T）与应变率（˙ε）共同决定了PLC行为的触发窗口。当温度介于523K-623K范围且应变率控制在1×10^-4 s^-1至1×10^-3 s^-1区间时，系统会呈现显著的应变时效效应。特别值得注意的是，温度升高会导致动态应变时效的激活能降低，使有效应变速率区间发生偏移。通过对比不同温度下的位错运动轨迹，揭示了高温促进溶质原子扩散与位错重排的协同机制。

四、双模微观结构的特殊影响
LPBF工艺形成的典型双模组织（粗柱状晶平均尺寸351±95μm，超细等轴晶尺寸<5μm）展现出独特的PLC行为特征：
1. 粗大柱状晶区：作为位错的主要增殖源，其粗大晶界导致位错塞积，形成高密度位错缠结
2. 超细等轴晶区：晶界密度高达10^8 m^-2，显著阻碍位错运动，形成有效的障碍物网络
3. 晶界迁移耦合效应：变形过程中粗大晶粒的动态再取向促使应变能从粗晶向细晶转移，形成梯度应变场

五、析出相的动态演变作用
Al3(Sc,Zr)析出相（平均尺寸32nm，体积分数约3.2%）在动态应变时效中扮演关键角色：
- 直接时效阶段（T=723K, 1h）：析出相形成密度达5×10^8 m^-2的亚结构，显著提升材料强度但抑制应变时效
- 过时效阶段（T=723K, 3h）：粗化至200-300nm的析出相与晶界结合，导致位错运动受阻
- 动态再时效：变形过程中析出相与位错相互作用，形成可变阻碍机制。当应变超过15%时，析出相开始发生动态位移，形成位错-析出相协同网络

六、应变时效机制的阶段性演化
研究首次完整揭示了LPBF铝合金应变时效的阶段性演化规律：
1. 初始阶段（ε<0.05）：位错运动主导，晶界阻碍效应占优，形成低频（1-2Hz） serrations
2. 过渡阶段（0.05<ε<0.15）：溶质原子扩散开始影响位错运动，出现混合型 serrations（A+B型）
3. 稳定期（0.15<ε<0.30）：动态应变时效完全激活，形成高频（5-8Hz） serrations，此时位错运动与溶质原子扩散达到动态平衡
4. 饱和阶段（ε>0.30）：位错源耗尽，应变时效效应逐渐减弱

七、关键发现与理论突破
1. 应变依赖型 serration转换：首次在增材制造铝合金中发现从B型到A/B混合型的应变依赖型转换，应变超过20%时转换效率达87%
2. 晶界迁移主导的应变分摊：通过原位EBSD观测到粗晶晶界在塑性变形中迁移速率达0.8μm/s，形成动态晶界网络实现应变分摊
3. 析出相的动态重构：TEM观测显示变形过程中析出相发生纳米尺度的位移和重组，形成连续的障碍物网络
4. 双模组织的协同效应：超细晶区（<5μm）贡献约65%的晶界强度，与粗晶区（>100μm）形成梯度强度分布，显著影响位错传播路径

八、工程应用启示
1. 温度窗口优化：建议加工温度控制在580-600K区间，以最大化利用动态应变时效效应提升成形性
2. 应变速率匹配：针对不同成形工艺（冲压/锻造/挤压），推荐应变率选择范围分别为1×10^-3（冲压）至1×10^-4（锻造）
3. 组织调控策略：通过热处理调控双模组织比例（粗晶占比30-40%），同时控制Al3(Sc,Zr)析出相尺寸在20-50nm区间，可平衡强度与成形性
4. 表面质量控制：建议在最后成形阶段降低应变率至1×10^-4 s^-1以下，以抑制表面变形带形成

九、研究展望
未来研究可重点关注：
1. 析出相-晶界协同作用的动态模型建立
2. 多尺度组织（纳观析出相-微观晶界-宏观双模结构）的耦合效应解析
3. 3D打印残余应力对动态应变时效的调制作用
4. 极端工况（如热-力耦合）下的应变时效演化规律

该研究为增材制造铝合金的工艺优化提供了重要理论依据，特别是揭示了双模组织与动态应变时效的协同机制，对指导高性能铝合金的3D打印工艺开发具有重要参考价值。