Er/Mn微合金化7E33铝合金热变形过程中动态析出行为与再结晶机制研究

研究人员针对7E33铝合金在热加工中微观组织演变影响力学性能的问题，通过350–500°C温度范围和0.01–10 s?1应变速率下的等温压缩实验，结合应变补偿Arrhenius本构模型（R2=0.990）和显微结构分析，揭示了η相溶解-再析出对位错钉扎及动态再结晶（DRX）的调控机制，为高强铝合金热加工工艺优化提供理论依据。

　　

铝合金作为航空航天领域的关键材料，其高温变形过程中的组织演变直接影响最终性能。传统7xxx系列铝合金虽具有高强度，但热加工过程中动态析出相与再结晶行为的交互作用机制尚不明确，尤其添加稀土Er和过渡金属Mn的7E33新型合金更缺乏系统性研究。如何通过调控热力学参数优化微观组织，成为突破材料性能瓶颈的核心问题。

中国的研究团队在《Materials Characterization》发表的研究中，通过等温压缩实验结合EBSD（电子背散射衍射）和TEM（透射电镜）分析，系统考察了7E33合金在350–500°C/0.01–10 s^?1条件下的流变应力行为与组织演化规律。研究发现峰值流变应力与应变速率正相关、与温度负相关，建立的应变补偿Arrhenius模型误差仅3.842%。显微结构分析揭示：400°C时高角度晶界(HAGBs)比例达峰值59.4%，η相(MgZn₂)颗粒尺寸从8 nm增至30 nm；而500°C时η相重新析出并细化至3 nm，通过Zener钉扎效应显著抑制动态再结晶(DRX)。在10 s^?1/450°C条件下，观察到位错"阶梯"结构演化为亚晶界的连续动态再结晶(cDRX)过程，而高温会抑制不连续动态再结晶(dDRX)。

关键技术方法包括：1) Gleeble-3800热模拟机进行等温压缩实验；2) EBSD分析晶界取向差；3) TEM表征析出相演变；4) 基于Arrhenius方程的流变应力建模。

主要结果：

1. 流变应力行为：应变速率从0.01升至10 s^?1时，400°C下的峰值应力增加217 MPa，温度敏感性指数计算为0.016。
2. HAGBs演化：0.01 s^?1时HAGBs比例呈抛物线变化，400°C达最大值，与η相粗化导致的钉扎减弱相关。
3. η相动态演变：400°C时Ostwald熟化主导颗粒长大，500°C时过饱和固溶体重新析出纳米级η相，单位体积颗粒数增加5倍。
4. DRX抑制机制：3 nm η相使位错迁移阻力提升40%，cDRX通过位错网络-亚晶界转化实现，而dDRX受高温抑制。

结论表明，通过精确控制热变形参数可调控η相尺寸分布，进而优化DRX程度与力学性能。该研究为开发新型高热稳定性铝合金提供了关键理论支撑，特别揭示了纳米析出相在动态再结晶中的双重作用：粗化相促进晶界迁移，而纳米相则通过强钉扎效应抑制再结晶。工艺窗口建议选择400–450°C/0.1–1 s^?1以实现HAGBs与析出相的协同优化。