在2219合金中添加少量Sc和Mg，開發高溫高強度Al合金

鋁合金具有重要的工業重要性，因為它具有優異的性能，包括重量輕、比強度高、耐腐蝕性好、導電性和導熱性高。鋁合金需求的主要領域之一是航空航天應用，航空航天應用的材料必須表現出高比強度，良好的可焊性和在很寬的溫度范圍內具有相當大的韌性，高耐破壞性和良好的蠕變性能。由于這些要求，2xxx和7xxx鋁合金廣泛用于航空航天工業，7xxx鋁合金在室溫下具有最高的強度，而2xxx鋁合金在較高溫度下更穩定。

Fig.3.Suction cast 2219ScMg alloy(a)TEM-EDX analysis of a Al3(Sc,Zr)dispersoid of 15 nm radius showing Sc and Zr distribution along the depicted line confirming core-shell structure(b)APT reconstruction showing raw ion map of Al(cyan)and Sc-0.55%iso-surface(c)Proxigram of Al&Sc across the interface(d)Proxigram of Mg,Zr,and Cu across the interface.

本文通過向2219合金添加少量的0.8wt%（重量百分比%）的Sc和0.45wt%的Mg并且以2219合金常規熱處理不同的方式處理它，開發了室溫和高溫強度的鋁合金。這種合金被稱為2219ScMg合金，經過水冷銅鑄模中的真空鑄造，相對于具有均勻分布的微細相干L12型球形彌散體的2219合金，該合金具有更細的晶粒尺寸。對于小于7nm半徑的晶體，發現這些彌散相為Al3Sc，并且對于大于7nm半徑的晶體，它們是具有核?殼結構的 Al3（Sc，Zr）。在自然時效過程中，GP區主要形成于{100}面，但也部分形成于{111}面，其密度更高，動力學速度比2219合金更快。冷軋自然時效的合金后，它表現出非常高的拉伸強度，其中0.2%屈服壓力為542MPa，極限拉伸強度為575MPa，合金的斷裂延伸率為5%。在200℃下，拉伸性能分別為0.2%，屈服壓力378MPa，極限拉伸強度442MPa和7%斷裂延伸率，這比任何商業鋁合金都高得多。合金處于在200℃環境時，在自然時效過程中{100}和{111}面上形成的GP區主要轉變為θ′析出物和幾個Ω析出物。Sc和Mg原子在θ′/基體界面分離，這抑制了θ′析出物的粗化并使其在較高溫度下穩定。因此，合金處在200℃環境200小時后，在室溫下具有極高的0.2%屈服應力，在200℃時為378MPa，在室溫下為 495MPa，并具有合理的延展性。理論屈服強度是基于觀察到的微觀結構計算的，并且發現與實驗獲得的值非常吻合。材料性能參數見文中Fig.3。