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https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.116617

本研究使用的基礎鋁合金為ENAW-5182，添加Zn和Zn+Cu(以下簡稱為5182-Zn和5182-ZnCu)，通過真空感應熔煉、均勻化處理(470℃×24h)、熱軋和冷軋。經過固溶(465℃×35min)+預時效(100℃×3h)稱為TMT1；經過固溶+預時效+預變形(2%)稱為TMT2，烤漆硬化統一為185℃×20min。

研究發現TMT1處理下5182-Zn的強度提升僅47MPa，而5182-ZnCu的屈服強度提高了127MPa，表明了Cu的有益作用。TMT2條件下，5182-Zn和5182-ZnCu強度分別提高了178MPa和184MPa。5182-ZnCu的析出相(GPⅠ區)尺寸較小，且分布密度比5182-Zn高約5倍，說明了Cu對析出相形成和長大的有利影響。

圖1 不同成分不同預處理后的應力應變曲線(a) ENAW-5182-O；(b)5182-Zn；(c) 5182-ZnCu

圖2 Mn、Cr、Fe、Cu在(a) 5182-Zn和(b) 5182-ZnCu中的分布

圖3 5182-Zn在(a) PA；(b) TMT1；(c) TMT2條件下的APT、BF-TEM圖、沿鋁基體(001)軸獲取的DPs、元素分布圖

圖4 5182-ZnCu在(a) PA；(b) TMT1；(c) TMT2條件下的APT、BF-TEM圖、沿鋁基體(001)軸獲取的DPs、元素分布圖

圖5 (a) 5182-Zn和(b) 5182-ZnCu在PS條件下的BF-TEM圖像

預時效后進行預變形(2%)，在烤漆過程中強度被進一步提高，本文中提高184MPa的5182-ZnCu和提高178MPa的5182-Zn強度超過其他現有報道的提升，強度提升的同時兩種合金均保持了足夠的延伸率和淬透性。預變形通過位錯輔助溶質遷移增強了兩種合金中析出相的生成，促進了5182-ZnCu中Cu元素的富集，增加了5182-Zn中析出相的密度。

圖6 用BF-STEM探測器對預時效和預變形5182-ZnCu的顯微組織特征進行原位凝固熱處理(a) 位錯湮沒；(b)位錯輔助析出相生成；(c) 析出相生長合并

在本研究中，提出了新的熱機械加工路線，應用在Al-Mg-Zn(Cu)中充分解決了長期的高強度和良好成形性之間的權衡，取得了令人滿意的平衡。該加工方法條件簡單，符合工業能力范圍，可以充分發揮該加工方法發掘汽車薄板的性能潛力。本文提出的方法將擴大鋁合金在汽車領域的應用，可有助于改善未來汽車車輛的可回收性。