第一作者：王瑞。通訊作者：王東濤，長海博文

通訊單位：蘇州大學高性能金屬結構材料研究院

DOI: 10.1016/j.jmst.2023.08.058

該研究以微合金化手段調控Al-Si-Cu-Mg鑄造鋁合金微米-納米多尺度微觀組織，同時提高合金的力學和耐蝕性能，為解決高強鑄造鋁合金耐蝕性能較差的問題提供了一種新的微觀組織控制策略。本研究表明，0.15%~0.3%的Zr元素添加能夠使合金的強度提高，同時Zr的加入能夠導致合金晶粒細化(微米尺度)以及合金表面自生鈍化膜強化(納米尺度)，這種協同效應抑制了合金的腐蝕，有效提高了高強鑄造鋁合金耐蝕性能。

Al-Si-Cu-Mg系鑄造鋁合金因優異的成型性和高強度在汽車輕量化部件中有著廣泛應用。合金中高含量的Cu、Mg元素在提高合金強度的同時導致合金耐蝕性能顯著下降，限制了該系合金在潮濕、腐蝕服役環境下的應用。為改善Al-Si-Cu-Mg系高強鑄造鋁合金的耐蝕性能，目前的研究多通過改善合金晶粒、第二相的特征，抑制合金的腐蝕過程，但合金在時效過程中析出的大量納米第二相仍不可避免的造成腐蝕過程的加劇，如何通過新思路抑制這一現象以有效提高合金的耐蝕性能，是高綜合性能鑄造鋁合金開發亟待解決的問題。

(1) Zr元素可以使Al-Si-Cu-Mg鑄造合金在熱處理過程中形成納米含Zr相，提高合金的力學性能；

(2) 0.15%~0.3%的Zr元素可以同時調控合金的晶粒和表面自生鈍化膜特征，有效提高Al-Si-Cu-Mg高強鑄造鋁合金的耐蝕性能；

(3) Zr元素能夠參與合金表面自生鈍化膜的形成，改善表面鈍化膜的穩定性，強化合金表面鈍化膜的耐侵蝕能力。

本文系統研究了Zr元素對Al-Si-Cu-Mg 鑄造鋁合金力學及耐蝕性能的影響。根據 Zr 含量的不同，提出了 Zr 在微米和納米尺度上對耐蝕性能改善的雙重作用。研究結果表明，Zr 的添加可以通過細化合金晶粒組織和增強鈍化膜穩定性來提高Al-Si-Cu-Mg合金的耐蝕性能。本研究為高強鑄造鋁合金耐蝕性能改善提供了一種新的合金設計思路。