新型鋁基復合材料研究取得重要進展

近日，東北大學材料科學與工程學院科研團隊在超細晶高Mg含量Al（Mg）-Al3Mg2復合材料的Al（Mg）基體中發(fā)現(xiàn)了高密度的堆垛層錯。這一發(fā)現(xiàn)革新了鋁合金因層錯能高而難形成高密度堆垛層錯的傳統(tǒng)認知。相關研究成果以Stacking faults in a mechanically strong Al（Mg）–Al3Mg2 composite為題發(fā)表在Composites Part B: Engineering上。

以往有關金屬基復合材料的研究表明，增強體與金屬基體間的熱膨脹系數(shù)存在差異，這種差異導致在快速冷卻樣品的異相界面處產(chǎn)生熱應力，進而驅使界面向軟相金屬基體發(fā)射幾何必須位錯。另外，也有研究發(fā)現(xiàn)，當Al的晶粒尺寸低于臨界尺寸值時，材料的塑性變形將發(fā)生由全位錯主導向不全位錯主導的轉變。通過設計具有明顯不同熱膨脹系數(shù)的異質界面和利用塑性變形的晶粒尺寸效應，成功地向超細晶Al（Mg）-Al3Mg2復合材料中引入了高密度的堆垛層錯?；诘谝恍栽淼挠嬎泔@示，Al-Mg合金的本征層錯能隨溫度的升高而顯著降低，這可能是形成高密度堆垛層錯的原因之一。此外，超細晶結構則可能是助力晶界/界面發(fā)射堆垛層錯的第2個關鍵因素。

該研究不僅拓寬了人們對鋁基材料的晶格缺陷的認知，也為設計基于高密度堆垛層錯強化的高強鋁基材料提供重要理論依據(jù)。