随着智能制造技术在传统制造业升级过程中的推广应用，对高性能金属材料加工和制造过程的组织与性能演变预测提出了更高的要求。相较于大部分材料本构关系模型，能综合加工过程的显微组织和力学性能相互关系的物理基模型具有精确的定量优势。超高强Al-Zn-Mg-Cu（7xxx系铝）合金具有比强度高、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能强等优点，广泛应用于航天航空及交通运输等高技术领域。在轧制和锻造等多道次热加工过程中，合金产品最终性能不仅受变形过程的动态组织演变作用，道次间隙保温、冷却或重新加热过程中的静态组织变化的影响同样重要。国内外目前有关铝合金静态软化方面的研究明显落后于钢铁，特别是关于软化机理等基本物理冶金理论及定量模型等方面的研究明显薄弱。
近日，我院张辉教授团队与瑞典Swerim AB的Chunhui Luo合作，在超高强铝合金热加工过程中物理基模型和软化机理研究方面取得进展，对于深入认知铝合金静态软化机理及合金成份与工艺优化设计，以及高性能铝合金智能制造技术的工程化应用具有重要意义。
研究人员在定性、定量显微组织表征基础上（图1），分别建立析出、回复和再结晶等静态软化的定量物理基模型，并通过整合三者之间复杂交互作用，最终建立了静态软化综合物理基模型（图2），所建立模型能很好地预测不同合金元素对铝合金静态软化的作用，并深入地揭示了有关机理。相关研究成果以湖南大学材料科学与工程学院为第一单位，我院博士研究生汤杰为第一作者，蒋福林助理教授和张辉教授为共同通讯作者发表在International Journal of Plasticity（金属塑性领域国际顶级期刊，IF=6.49）上，题目为“Integrated physically based modeling for the multiple static softening mechanisms following multi-stage hot deformation in Al–Zn–Mg–Cu alloys”。
链接： https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102809
图1 铝合金热加工过程静态软化示意图
图2综合物理基模型概况
