SiC颗粒与析出相对Al-Cu合金基复合材料低温变形行为的协同调控机制及强韧化效应

本文系统研究了15 vol% SiC颗粒增强Al-Cu合金复合材料在低温（RT至-190℃）及不同应变速率（0.00025-0.01 s?1）下的变形行为，通过OM（光学显微镜）、EBSD（电子背散射衍射）和TEM（透射电镜）揭示了SiC颗粒与θ'/S′析出相对位错运动的交互作用机制。研究发现：固溶态（W）样品在-190℃/0.01 s?1时实现强度-塑性协同提升（UTS+10.7%，YS+38.5%，延伸率+27.4%），归因于低温动态回复诱导的亚晶细化；峰时效（T6）样品则因低温抑制S′相回溶并促进位错切过θ'相，强度显著提升（UTS+22.2%，YS+35.7%）。该研究为航天用铝基复合材料（AMC）的低温性能优化提供了理论依据。

　　

Highlight

低温应力-应变行为

图3(a-c)展示了W状态样品在不同温度和应变速率下的低温应力-应变曲线（对应数据见表2）。通常固溶态铝合金在室温（RT）拉伸时易因过饱和溶质原子聚集产生动态应变时效（DSA），导致应力-应变曲线出现锯齿波动（即Portevin-Le Chatelier效应）。然而...

讨论

金属材料塑性变形过程中的位错增殖与交互作用会提升材料硬度和强度。通过Taylor硬化模型可建立位错密度演变与低温变形的关联：

σ = σ₀ + αMGb√ρ

其中α为常数，M为泰勒因子，G为剪切模量，b为伯格斯矢量。W样品位错存储能力从RT时的1.83×10¹⁴ m^?2提升至-190℃的2.83×10¹⁴ m^?2...

Conclusions

本文研究了15 vol% SiC颗粒增强Al-Cu合金在五种温度（RT至-190℃）和三种应变速率（0.00025-0.01 s^?1）下的低温拉伸行为，揭示了SiC颗粒与析出相对变形的调控机制，主要结论如下：

1. 固溶态（W）样品在-190℃/0.01 s^?1时获得最优强塑性平衡...