1.3.2 铝镁合金表面纳米化研究介绍

由于纯Al和Al合金具有高的层错能，想要把它们的晶粒尺寸细化至纳米量级是非常困难的。剧烈塑性变形技术(SPD)[13,14]由于其独特的优势已经被越来越广泛地应用于纯Al和Al合金块体超细晶(UFG)结构的制备。可以通过晶粒细化和新的机制，例如纳米孪晶、层错、非平衡晶界等有效地提高强度。

1.3.2.1 超细晶5052铝镁合金研究

对5XXX系铝合金研究表明，镁的加入可以减缓回复速率，进而可以承受更大的变形量，使得最终的等轴晶晶粒尺寸更加细小[15]。Tsai等[16]对工业5052铝镁合金在423K下进行B4和B8的ECAP处理，得到如图1.9所示的微观组织，从图中可以看到，图1.9(a)主要是伸长晶粒，长1~2μm，宽0.1~0.2μm。图1.9(b)则是尺寸大概在0.1~0.2μm的等轴晶粒与伸长晶粒的混合。B8对硬度值有一个很明显的提高，达到了130HV以上。屈服强度和断裂强度也分别达到了394和421MPa，而断裂延伸率还保持在9%。虽然韧性下降了，但整体性能明显提升。

图1.9 B8处理后的TEM图像[16]

Loorentz等[17]对5052铝镁合金进行异步轧制（DSR）处理，研究了实验过程中晶体微观结构的演变，从轧制一道次的伸长晶粒到四道次时尺寸为700nm的等轴晶粒。其中各道次轧制的TEM及选区电子衍射（SAED）图像如图1.10所示，随轧制道次的增加，SAED图像上出现了一些附加圆环和斑点，这表明当中存在大角晶界。

（a）一道次 （b）二道次

（c）三道次 （d）四道次

图1.10 不同轧制道次的TEM与SAED图像[17]（a）一道次（b）二道次（c）三道次（d）四道次拉伸测试结果如下图1.11所示，四道次时屈服强度和断裂强度分别达到了380±10MPa和390±10MPa，但断裂延伸率也只有4.2%，相比较ECAP处理的5052铝镁合金，整体性能的提高没那么明显。

Uigugang[18]等通过对5052铝镁合金进行不同退火温度下冷轧和热轧两步结合的轧制，硬度测试结果如图1.12所示，448K时由于形成了析出相，冷轧退火的硬度从103HV增加到111HV，此时冷热轧相结合的硬度达到127HV，其性能优于冷轧退火。