硅含量对Al-Cu-Mg合金析出行为与时效硬化效应的调控机制研究

本文系统研究了硅（Si）含量对Al-4.9Cu-1.6Mg-xSi合金（x=0, 0.1, 0.3 wt.%）时效硬化响应及析出行为的影响。通过透射电镜（TEM）和修正Avrami-Johnson-Mehl（AJM）动力学模型，揭示了Si通过协同促进GPB区（Guinier-Preston-Bagaryatsky zone）和S相析出提升峰值硬度的机制，并发现0.3 wt.% Si会诱导富Cu σ相析出，导致独特的16小时时效后硬度回升现象。研究为航空航天用高强铝合金的成分设计提供了理论依据。

　　

Highlight

硅含量显著提升Al-4.9Cu-1.6Mg-xSi合金的时效硬化响应：当Si含量增至0.3 wt.%时，峰值硬度达142 HV且时效周期缩短至4小时，这归因于GPB区与S相的协同强化效应。

Results and discussion

硬度曲线分析显示（图1），无Si合金的峰值硬度为131 HV（16小时），而0.1 wt.% Si使峰值提前至12小时（138 HV）。TEM表征表明，Si降低了S相析出激活能，加速时效进程。有趣的是，0.3 wt.% Si会触发S相后富Cu σ相的析出，形成独特的"硬度回升"现象。

Conclusion

1. 1.

   Si含量增加通过GPB区和S相协同作用强化合金，缩短时效周期；

2. 2.

   Si调控析出动力学，0.3 wt.%时诱导σ相析出导致硬度异常恢复；

3. 3.

   研究为优化Al-Cu-Mg-Si系合金成分提供新见解。