热历史调控Al-Cu合金晶界特性实现强度-耐蚀协同优化的微观机制研究

本文通过系统调控Al-4Cu模型合金的热历史（热处理温度150-210℃），揭示了晶界无析出区（PFZ）与溶质贫化区（SDZ）的形成机制差异：PFZ由空位耗竭主导，SDZ源于元素扩散速率差异。研究发现宽SDZ可有效抑制晶间腐蚀扩展，而PFZ宽度主要控制力学性能，据此开发出较传统峰时效合金耐蚀性显著提升且强度相当的优化工艺，为开发强度-腐蚀协同的高性能铝合金提供了微观结构设计范式。

　　

Highlight亮点发现

通过先进显微表征结合腐蚀/力学测试揭示：(i) 扩展的溶质贫化区（SDZ）能有效抑制晶间腐蚀扩展；(ii) 由空位耗竭诱导的无析出区（PFZ）主要控制力学性能。这一基础认知使通过定制热处理方案实现微观结构优化成为可能。

Mechanical property力学性能

图2(a)显示不同温度时效样品的硬度变化：150℃/40h、190℃/20h和210℃/10h分别达到峰时效。如图2(b)所示，150℃峰时效样品展现出最高抗拉强度（367 MPa）和延伸率（25.9%），而高温时效样品性能显著降低。

Discussion机制讨论

本研究首次明确区分PFZ（空位耗竭主导）与SDZ（元素扩散差异主导）的形成机制差异。150℃峰时效样品虽具有最窄PFZ/SDZ和最佳力学性能，但其晶间腐蚀抗力最差。关键发现在于：SDZ宽度与腐蚀抗力正相关，而PFZ宽度主导力学性能衰减。

Conclusions研究结论

(1) 阐明Al-Cu合金中PFZ（空位耗竭）与SDZ（元素扩散差异）的形成机制差异：时效时间延长导致SDZ宽度显著增加，而PFZ宽度基本不变；

(2) 宽SDZ通过阻碍腐蚀扩展路径提升耐蚀性，窄PFZ通过抑制位错滑移提高强度；

(3) 开发出较传统峰时效合金耐蚀性提升40%且强度相当的优化热处理工艺。