中北大学高一涵联合长沙理工刘晓春《Materials Letters》:等时均匀化调控Al-Cu-Mn-Zr-Ti合金中Al₃(Zr,Ti)与θ′-Al₂Cu的倾斜取向

长沙理工大学材料科学与工程学院金属研究所的刘晓春团队联合中北大学航空航天工程学院的高一涵，在《Materials Letters》期刊上发表了题为“Tuning the inclination of Al₃(Zr,Ti) dispersoids and decorated θ′-Al₂Cu precipitates by isochronal homogenization in a Zr/Ti/Cd-microalloyed Al-Cu alloy”的文章。该研究在Cd微合金化的Al-Cu-Mn-Zr-Ti合金中首次发现，通过等时均匀化处理可引入一类具有异常取向的Al₃(Zr,Ti)弥散相，其与基体的取向关系偏离经典cube-on-cube约38°，并进一步诱发附着其上的θ′-Al₂Cu析出相产生约45°的倾斜，偏离惯习面{001}Al。对比实验证实，无Cd合金中二者均保持经典取向关系，表明这种倾斜行为由Cd微合金化触发。其机理可能为富Cd纳米颗粒为Al₃(Zr,Ti)提供了非经典晶面形核位点，从而改变了弥散相的取向，继而作为“模板”将倾斜取向遗传给后续异质形核的θ′-Al₂Cu。该研究的借鉴之处在于，提出了一种通过微合金化调控弥散相取向关系进而“编程”主强化相惯习面的新策略，为从晶体学角度设计析出相取向以优化铝合金力学性能提供了全新的思路。

论文题目：Tuning the inclination of Al₃(Zr,Ti) dispersoids and decorated θ′-Al₂Cu precipitates by isochronal homogenization in a Zr/Ti/Cd-microalloyed Al-Cu alloy

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.matlet.2026.140721

图1：含Cd与无Cd合金时效态的HAADF-STEM微观组织。含Cd合金中大部分θ′-Al₂Cu在Al₃(Zr,Ti)弥散相上异质形核，但部分θ′颗粒呈现相对于经典{001}Al惯习面约45°的倾斜。统计显示倾斜颗粒平均长度209.8 nm、厚度29.5 nm、数密度约7.2×10¹⁸ m⁻³，约占全部θ′变体的16.7%。原子分辨像及FFT证实倾斜θ′的结构仍为θ′-Al₂Cu。无Cd合金中Al₃(Zr,Ti)和θ′-Al₂Cu均保持经典取向关系，未观察到倾斜现象。

图2：经典θ′-Al₂Cu、倾斜θ′-Al₂Cu及倾斜Al₃(Zr,Ti)颗粒的原子分辨HAADF-STEM和FFT对比。倾斜Al₃(Zr,Ti)颗粒偏离cube-on-cube关系约38°，略低于其附着的倾斜θ′的45°偏转角。FFT中同时标定了L1₂型Al₃X和X₃Al（X=Zr/Ti）的衍射斑点，X₃Al的超晶格斑点相较经典构型旋转约25°，源于Zr替代Al位所引入的有序溶质取代新周期。

图3：倾斜θ′-Al₂Cu的EDS面扫。倾斜θ′内部富集Mn/Cd/Zr/Ti/Fe/Si/V等溶质，但倾斜界面处未检测到溶质偏聚，排除了界面偏聚主导倾斜行为的可能性。

图4：倾斜Al₃(Zr,Ti)颗粒的EDS面扫及富Cd颗粒修饰。原子分辨HAADF-STEM和EDS证实倾斜Al₃(Zr,Ti)颗粒上附着细小球形富Cd颗粒。结合含Cd/无Cd对比实验（无Cd时完全无倾斜现象），可推断倾斜Al₃(Zr,Ti)弥散相由Cd微合金化触发——可能通过富Cd颗粒的特定晶面为Al₃(Zr,Ti)提供异质形核位点，进而导致其取向偏转，并在后续时效中作为“模板”将倾斜取向遗传给异质形核的θ′-Al₂Cu。