双尺寸TiC增强Al-Cu合金

强塑协同双提升

通过微纳双尺寸TiC颗粒的协同作用，优化晶界结构并促进θ″相析出，实现电弧增材制造Al-Cu合金强度与塑性的同步显著提升。

金鹏 · Junjie, Zhou · Junxiong, Zhou · 刘义波 · 孙清洁

Composites Part B: Engineering 2024

参数信息

抗拉强度

51.0 %

延伸率

118 %

形核过冷度

0.32 K

技术优势

晶界结构优化

微米TiC颗粒的形核过冷效应抑制了由成分过冷引起的晶界偏析，使晶界相组成由θ-Al2Cu转变为α-Al+θ-Al2Cu，并形成(211)θ-Al2Cu//(111)Al共格界面，提高界面结合强度。

促进θ″相析出

纳米TiC颗粒表面作为θ″相形核质点，形成(200)TiC//(310)θ″-Al2Cu半共格界面；位错提供的管道扩散路径加速溶质Cu传输，进一步粗化析出相，增强析出强化效果。

应用场景

• 增材制造铝合金：替代传统铸造或锻造铝合金，直接打印高性能复杂结构件，缩短制造周期并减少材料浪费。
• 电弧增材制造：作为WAAM专用填充材料，解决该工艺成形Al-Cu合金强塑性倒置问题，扩大WAAM在航空航天承力件中的应用。
• 金属基复合材料：提供一种微纳双尺寸颗粒增强新策略，通过调控凝固和析出行为实现复合材料强塑性协同，可推广至其他铝基或金属基体系。
• 高强度铝合金：在提高强度的同时大幅增加延伸率，使高强度铝合金的韧性和损伤容限得到提升，适用于对安全性和可靠性要求高的结构。