高强度与压缩塑性的 bulk 纳米晶 Al-Mg-Y 合金：含非晶晶界复杂构型的表现
材料科学
2025-07-30 v2
摘要
尽管纳米晶合金常常表现出高强度，但其在结构应用中常面临样品尺寸限制、微结构不稳定以及塑性变形能力有限的挑战。通过引入非晶晶界复杂构型（amorphous grain boundary complexions），可用于解决这些问题，既可实现纳米晶晶格结构的尺寸放大加工，又可提高合金的韧性。本研究考察了 bulk 纳米晶 Al-Mg-Y 的机械行为，采用宏观压缩测试，探讨其在实际结构应用相关尺度上的性能。通过简单的粉末冶金方法制备了 bulk 样品，采用不同的压制温度和时间进行固结，以探讨微结构和性能的演化。所有试样均包含以面内立方（fcc）Al 为主相以及次相 Al4C3 和 Al3Y，Al3Y 颗粒呈两类小等轴和较大扭曲颗粒。由于非晶晶界复杂构型的存在，测得的塑性显著好，同时 ultimate stress 超过 800 MPa。断口形貌表征表明，拉伸区域的面积比例随着热压时间的延长而增加。更重要的是，随着热压时间的增加，扭曲 Al3Y 颗粒形成规律的细胞图案，这有助于延迟剪切局部化，显著提升塑性。Al-Mg-Y 合金的层次结构——从非晶晶界复杂构型到次相——赋予了优异的 bulk 机械性能，这些性能对于结构应用而言具有吸引力。
引用
@article{arxiv.2504.14754,
title = {Bulk nanocrystalline Al-Mg-Y alloys with amorphous grain boundary complexions display high strength and compressive plasticity},
author = {Tianjiao Lei and Esther Hessong and Brandon Fields and Raphael Pierre Thiraux and Daniel S. Gianola and Timothy J. Rupert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.14754},
year = {2025}
}