镁/锶共掺杂多相氧化镨薄膜在高性能介电MIS光电探测器中的应用研究

本文系统研究了Zr含量对摩擦搅拌加工(FSPed) Al-Cu-Fe-Ni-Mn-Mg-Ce-Ti-xZr (x=0–0.5 wt%)合金微观结构、力学性能和变形行为的调控作用。通过扫描/透射电镜(SEM/TEM)、同步辐射X射线计算机断层扫描(SRXCT)和原位同步辐射X射线衍射(SXRD)技术，发现Zr含量增至0.5 wt%时，合金抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提升43.6%、38%和44.8%。特别值得注意的是，0.5HR-FSP样品展现出402 MPa抗拉强度和12.6%延伸率的优异综合性能。研究揭示了Al9FeNi硬相在塑性变形中承担应力从350 MPa跃升至1400 MPa的强化机制，为再生铝合金设计提供了重要理论依据。

　　

Highlight

本研究采用SEM-EDS、EBSD、TEM、SRXCT和原位SXRD等多尺度表征手段，全面解析了FSPed Al-Cu-Fe-Ni-Mn-Mg-Ce-Ti-XZr合金的微观结构与变形行为，主要发现如下：

Fracture mechanism analysis

原位拉伸衍射实验后的断口分析显示（图11），0HR-FSP样品呈现典型的准解理断裂特征，伴有撕裂棱和微裂纹；而0.5HR-FSP样品则展现出深韧窝结构，断裂二次相附近可见明显撕裂棱，印证其优越的延展性。SEM-EDS图谱清晰显示，裂纹优先沿Fe-rich相扩展，而Zr的添加显著改善了断裂表面的缺陷分布。

Conclusions

1. 当Zr含量从0%增至0.5%时，合金极限抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)和延伸率分别提升43.6%、38%和44.8%。0.5HR-FSP样品获得402 MPa UTS和12.6%延伸率的卓越平衡。

2. SRXCT显示Zr添加使断口缺陷体积分数从0.25%降至0.08%，平均等效直径从6.79 μm缩小至5.85 μm。

3. 原位SXRD证实Al₉FeNi硬相的晶格应变从2400 με激增至6400 με，其应力承载能力呈指数级增长（从350 MPa到1400 MPa），成为核心强化机制。

4. 热轧(HR)与摩擦搅拌加工(FSP)的协同作用有效消除了铸造缺陷，实现了晶粒细化和微观结构优化。

这些发现为开发高强度高塑性再生铝合金提供了关键理论支撑和技术路径。