金屬材料頂刊Acta Materialia：新見解！彌散相對晶粒的依賴性定向釘扎！

不可說 5個月前 (03-12) 1663瀏覽

一、【導讀】

Al-Mn? AA3xxx合金廣泛用于飲料罐、汽車熱交換器和包裝等產品。熱機械加工過程中調整其晶粒尺寸和結構是實現所需性能的關鍵。第二相顆粒通常在鑄造過程中形成，高濃度合金元素可能會保留在固溶體中，并在后續熱處理過程中發生沉淀。研究析出相行為對材料組織結構的影響至關重要。在熱軋和冷軋后的退火過程中，大顆粒析出相（1μm）可能通過粒子激發成核（PSN）促進再結晶，而緊密排列的細彌散相（亞微米）可能通過Smith-Zener作用釘扎（亞）晶界延遲甚至抑制再結晶進度。如果顆粒在回復和再結晶之前或期間沉淀，彌散相通常會引起緩慢的再結晶動力學和粗大的晶粒。強PSN作用下最終再結晶織構通常較弱，但伴隨顆粒析出。以往工作都是基于廣泛間接的組織觀察分別分析顆粒的密度和粒度方面微觀化學以及粒度和織構方面的微觀結構。對于如何量化析出粒子在回復和再結晶過程中對（亞）晶粒取向的影響，尚不清晰。

二、【成果掠影】

挪威科技大學Knut Marthinsen院士團隊為了量化第二相粒子在回復和再結晶過程中對（亞）晶粒的取向依賴性影響，深入了解強P和立方體ND織構背后的物理機制。通過將P、CubeND、Cube取向的（亞）晶粒與冷軋和非等溫退火的Al-Mn合金中的第二相粒子直接關聯，分析了“同時析出”對回復和再結晶的影響。再結晶狀態由具有強P、較弱CubeND、更弱Cube織構的粗細長晶粒主導。對彌散相密度、尺寸、大顆粒周圍變形區亞晶粒的密度和尺寸進行了方向相關的量化。使用彌散相Smith-Zener阻力的新表達式。發現彌散相對（亞）晶界上的阻力取決于方向，且立方結構亞晶在回復和部分再結晶后經歷最高的阻力。由于阻力增加，使立方體亞晶粒的性能優勢弱化，促進PSN機制。大顆粒周圍變形區則對PSN的阻力較弱，有助于加強PSN。此工作中所應用的方法能夠更好地理解Al-Mn合金中恢復和再結晶過程中依賴于取向形核和生長行為背后的物理機制。與Cube織構相比，該方法提供了對強P和CubeND的新見解。

相關研究工作以“Orientation dependent pinning of (sub)grains by dispersoids during recovery and recrystallization in an Al–Mn alloy”為題刊登在金屬材料旗艦期刊Acta Materialia上。

三、【核心創新點】

開發了可直接進行（亞）晶粒和彌散相相互作用分析的新方法。該方法用于研究冷軋Al-Mn合金中大顆粒和細彌散顆粒對（亞）晶粒的影響，發現從形變態到部分再結晶發生“同時析出”機制。
量化粒子在恢復和再結晶過程中對（亞）晶粒的取向依賴性影響，發現“同時析出”機制。與Al-Mn合金中的立方體織構相比，這些發現有助于深入了解強P和立方體ND織構背后的物理機制。

四、【數據概覽】