近日，湖南大學(xué)材料學(xué)院張輝教授團(tuán)隊(duì)與瑞典Swerim AB的Chunhui Luo合作，在超高強(qiáng)鋁合金熱加工過(guò)程中物理基模型和軟化機(jī)理研究方面取得進(jìn)展，對(duì)于深入認(rèn)知鋁合金靜態(tài)軟化機(jī)理及合金成份與工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及高性能鋁合金智能制造技術(shù)的工程化應(yīng)用具有重要意義。相關(guān)研究成果以湖南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院為第一單位，博士研究生湯杰為第一作者，蔣福林助理教授和張輝教授為共同通訊作者發(fā)表在International Journal of Plasticity（金屬塑性領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊，IF=6.49）上，題目為“Integrated physically based modeling for the multiple static softening mechanisms following multi-stage hot deformation in Al–Zn–Mg–Cu alloys”。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102809

隨著智能制造技術(shù)在傳統(tǒng)制造業(yè)升級(jí)過(guò)程中的推廣應(yīng)用，對(duì)高性能金屬材料加工和制造過(guò)程的組織與性能演變預(yù)測(cè)提出了更高的要求。相較于大部分材料本構(gòu)關(guān)系模型，能綜合加工過(guò)程的顯微組織和力學(xué)性能相互關(guān)系的物理基模型具有精確的定量?jī)?yōu)勢(shì)。超高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu（7xxx系鋁）合金具有比強(qiáng)度高、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航天航空及交通運(yùn)輸?shù)雀呒夹g(shù)領(lǐng)域。在軋制和鍛造等多道次熱加工過(guò)程中，合金產(chǎn)品最終性能不僅受變形過(guò)程的動(dòng)態(tài)組織演變作用，道次間隙保溫、冷卻或重新加熱過(guò)程中的靜態(tài)組織變化的影響同樣重要。國(guó)內(nèi)外目前有關(guān)鋁合金靜態(tài)軟化方面的研究明顯落后于鋼鐵，特別是關(guān)于軟化機(jī)理等基本物理冶金理論及定量模型等方面的研究明顯薄弱。

研究人員在定性、定量顯微組織表征基礎(chǔ)上（圖1），分別建立析出、回復(fù)和再結(jié)晶等靜態(tài)軟化的定量物理基模型，并通過(guò)整合三者之間復(fù)雜交互作用，最終建立了靜態(tài)軟化綜合物理基模型（圖2），所建立模型能很好地預(yù)測(cè)不同合金元素對(duì)鋁合金靜態(tài)軟化的作用，并深入地揭示了有關(guān)機(jī)理。

圖1 鋁合金熱加工過(guò)程靜態(tài)軟化示意圖

圖2綜合物理基模型概況