通过构建多级孪晶结构实现亚稳β-Ti合金高强度与优异淬透性的研究

本文推荐：研究采用CALPHAD（计算机辅助合金设计）方法开发了Al-9.0Ce-xMo（x=0.2/0.6/1.0 wt.%）三元合金，通过粉末床熔融-激光束（PBF-LB）增材制造技术实现近全致密成型。钼（Mo）的微量添加突破了传统强度-延展性权衡，使合金屈服强度提升至266.2±1.6 MPa的同时延伸率达16.9±0.8%。研究发现0.2 wt.% Mo固溶于Al晶胞，更高含量则形成Al20CeMo2金属间化合物，为高温应用的低成本高强韧铝合金设计提供新策略。

　　

Highlight

钼强化铝铈合金的多尺度机制

气体雾化合金粉末

采用Al-5Mo、Al-20Ce与纯铝母合金制备目标成分为Al-9.5Ce-xMo（x=0.2/0.6/1.0 wt.%）的合金，通过双感应气体雾化装置在300°C过热度下制备粉末。粒径分布显示15-53μm粉末占比超50%（补充图S1），满足PBF-LB工艺要求。

粉末床熔融参数研究

在200W和350W激光功率下进行参数筛选，所有成分均未出现裂纹（图6）。值得注意的是，含1.0 wt.% Mo合金在350W/600mm/s条件下达到最高相对密度99.6%，较二元Al-10Ce合金工艺窗口显著拓宽。

钼添加强化铝铈合金

如图12(b)所示，0.2 wt.% Mo添加使屈服强度仅提升11MPa，XRD显示Al(422)晶面偏移证实Mo固溶（图7b）。而0.6-1.0 wt.% Mo则引发Al₂₀CeMo₂相析出（图8c-d），该纳米级金属间化合物通过Orowan强化机制贡献约35MPa强度增益（表6）。有趣的是，Mo的添加同时提升延伸率至16.9%，打破传统合金"强则脆"的桎梏。

结论

1. 1.

   钼添加显著拓宽PBF-LB工艺窗口；

2. 2.

   0.2 wt.% Mo固溶强化，更高含量形成Al₂₀CeMo₂相；

3. 3.

   1.0 wt.% Mo使合金实现266MPa屈服强度与16.9%延伸率的优异平衡。