金属顶刊丨增材制造一种抗蠕变的新型铝合金

顶刊：增材制造一种抗蠕变的新型铝合金

本文将介绍美国田纳西州橡树岭国家实验室的研究人员在金属顶刊Acta Materialia (Impact Factor: 9.209) 杂志上发表的论文“A creep-resistant additively manufactured Al-Ce-Ni-Mn alloy”。

当前，增材制造铝合金由于强化相的粗化和晶粒结构细化表现出较差的抗蠕变性。本文提出一种新型的增材制造Al-10.5Ce-3.1Ni-1.2Mn wt.%合金。该合金相对于300-400℃铸造高温铝合金具有出色的抗蠕变性。该合金的抗蠕变性归因于高体积分数(~35%)的亚微米金属间化合物强化相，这些强化相在350°C下可抗粗化数百小时。本文的研究结果表明，增材制造对研发抗蠕变路合金提供了新的途径，增材制造Al-10.5Ce-3.1Ni-1.2Mn wt.%合金可在250-400℃的温度范围内大量使用。

                         

Graphical abstract

铝合金在工业领域的应用非常广泛，特别是利用其导热性和导电性。现在在增材制造领域铝合金的使用也越来越广泛，尤其是在200-450℃温度范围内作为钢和钛合金的替代品，因此了解铝合金在增材制造过程中的蠕变行为非常重要。研究发现Al-2.9Mg 2.1Zr (wt.%)在260℃发生蠕变，在 400 °C 峰值时效处理或 260 °C 蠕变期间原位时效后蠕变的阈值应力减小了65%，从 ∼40 到 ∼14 MPa。美国田纳西州橡树岭国家实验室理查德·A·米奇等研究者发现阈值应力下降是由于晶界颗粒的粗化和随后降低了晶界颗粒的钉扎效应（钉扎效应，是指费米能级不随掺杂等而发生位置变化的效应）导致的晶界滑动。

                         

a-c as-SR微观组织的暗场STEM显微图。d-e 富Ce沉淀物和铝基之间界面的高倍成像。e  样品中富Ce析出物的原子面可见，但铝基析出物的原子面不可见。f 显示在d中成像的整个区域上EDS映射