机械工程学报

作者：张凌宇, 戚宇彤, 陈伟, 李淑慧, 林忠钦

单位：1. 上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室 上海 200240;2. 上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室 上海 200240

关键词：冷喷涂2024铝合金,超低温轧制,初始时效状态,位错,沉淀相,力学性能；

基金：国家重点研发计划(2019YFA0708803)和国家自然科学基金(52475377)资助项目。

冷喷涂增材制造技术由于具有非常低的热量输入，能够有效避免晶粒粗大，高内应力以及热裂等缺陷而受到越来越多的关注。但是冷喷涂2024铝合金沉积体内由于孔洞以及高密度位错的存在导致其性能较低。对于铝合金来讲，“超低温轧制+时效处理”是一种有效的组织调控及性能优化方法，但是目前不同初始时效状态对2024铝合金在超低温轧制过程中微观结构和性能的影响机制尚不清楚。因此，基于X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)以及透射电子显微镜(Transmission electron microscopy, TEM)等测试手段对比了固溶态和预时效态两种不同初始状态的2024铝合金在超低温轧制和随后的低温时效过程中位错和析出相结构的演变规律，阐明了初始的T相以及GPB区对轧制过程中位错演变的影响机制。结果表明，预时效试样的GPB区在能够显著提升超低温轧制后合金的位错密度和均匀性。进一步的，高密度的位错在随后的低温时效处理中作为析出相的形核位点，促进了大量弥散的，尺寸细小(15～20 nm)的 沉淀的析出。高密度的 析出物能有效地纠缠并储存位错，使其表现出更优的强塑性，屈服强度达到488 MPa，均匀伸长率为8.5%。强度比商用的传统峰值时效2024合金高出大约40%，同时保持了相近的均匀变形能力。结果也证明了超低温轧制对冷喷涂铝合金的性能优化具有显著的效果。

来源：2025年第14期

《机械工程学报》期刊编辑部

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