摩擦搅拌加工Al–Cu–Li（AA2198）合金中的异常晶粒生长：机制与缓解措施

《METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A-PHYSICAL METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE》：Abnormal Grain Growth in Friction Stir Processed Al–Cu–Li (AA2198) Alloy: Mechanism and Mitigation

异常晶粒生长抑制机制研究基于AA2198铝合金摩擦搅拌加工（FSP）样品，通过预变形轧制（20%厚度减薄）对比分析发现：可溶性颗粒无法有效钉扎晶界，而不可溶分散相通过晶界迁移速率优势抑制AGG，形成大 irregular AGG晶粒与 island基体晶粒的独特形貌。

　　

摘要

在随后的回火处理过程中，异常晶粒生长（AGG）是摩擦搅拌加工（FSP）铝合金所面临的问题之一，因为它会导致显著的微观结构不均匀性，从而降低材料的机械性能。目前，关于FSP铝合金中AGG的形成机制以及通过预应变轧制抑制AGG的原因仍不清楚。在本研究中，使用了AA2198（Al–3.2Cu–1.0Li–0.3Mg–0.4Ag–0.1Zr）合金进行系统研究，将AGG与次要颗粒、形成机制及微观形态演变联系起来。原始FSP处理后的样品经过冷轧，厚度减少了20%（处于预应变状态）。无论是原始FSP状态还是预应变状态下的样品，都在510°C下进行了1小时的固溶处理，随后对其进行了详细表征以观察微观结构的变化。正如预期的那样，原始FSP处理后的样品出现了明显的AGG现象；然而，在预应变样品中并未观察到AGG。研究结果表明，可溶性颗粒在固定晶界方面效果不佳，而非溶性分散体才是控制AGG的主要因素。研究发现，其关键机制在于晶界移动性的差异，这种差异导致了独特的微观形态特征，即形成大的不规则晶粒和岛屿状基体晶粒。此外，晶界移动性的差异以及分散体体积分数不足是导致这种生长优势的原因。本文详细讨论了AA2198合金中晶界移动性优势的机制及其被抑制的原因。