人工时效后长期自然时效对Al-Zn-Mg-Cu合金晶界析出行为与性能影响的原子尺度研究

针对Al-Zn-Mg-Cu合金在服役中长期自然时效引发的性能退化问题，研究人员通过HAADF-STEM和EDS技术揭示了晶界Zn-rich相（MgZn3结构）的析出机制及其对硬度提升与电偶腐蚀的调控作用，为高强耐蚀合金设计提供理论依据。

　　

在航空航天和精密制造领域，高强Al-Zn-Mg-Cu合金的长期服役稳定性至关重要。然而，人工时效（AA）后不可避免的自然时效（NA）过程会导致微观结构演变，进而影响力学性能和耐蚀性。过去研究多关注预自然时效或塑性变形的影响，但对直接服役中自然时效的原子尺度机制缺乏系统认知。广西某研究团队通过原子分辨率表征技术，首次揭示了长期自然时效诱导的晶界新相形成及其多尺度性能调控机制。

研究采用高角环形暗场扫描透射电镜（HAADF-STEM）和能谱分析（EDS），结合硬度测试与腐蚀实验。选取峰值人工时效（120°C）后的合金样本进行长达数年的自然时效跟踪，重点关注晶界区η₂相演变与无析出带（PFZ）动态。

【Precipitation in the grain interior】
通过[110]_Al晶带轴观测发现，人工时效态合金晶内主要为共格η'相，自然时效后尺寸增大但结构稳定。

【Evolution of precipitates from AA to AA+NA alloy】
晶界区域呈现三重演化：PFZ宽度从~50nm扩展至200nm；η₂相发生粗化合并；首次发现具有MgZn₃结构的Zn-rich新相。该相与基体形成微电偶，显著提升电化学活性。

【Conclusions】
研究证实：1）自然时效导致晶界η₂相粗化与PFZ拓宽；2）Zn-rich新相通过晶界强化提升硬度，但加剧局部腐蚀；3）溶质原子持续偏聚是微观结构演化的驱动力。该成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》，为航空铝合金寿命预测和性能优化提供了原子尺度理论基础。