在2219合金中添加少量Sc和Mg，开发高温高强度Al合金

铝合金具有重要的工业重要性，因为它具有优异的性能，包括重量轻、比强度高、耐腐蚀性好、导电性和导热性高。铝合金需求的主要领域之一是航空航天应用，航空航天应用的材料必须表现出高比强度，良好的可焊性和在很宽的温度范围内具有相当大的韧性，高耐破坏性和良好的蠕变性能。由于这些要求，2xxx和7xxx铝合金广泛用于航空航天工业，7xxx铝合金在室温下具有最高的强度，而2xxx铝合金在较高温度下更稳定。

Fig.3.Suction cast 2219ScMg alloy(a)TEM-EDX analysis of a Al3(Sc,Zr)dispersoid of 15 nm radius showing Sc and Zr distribution along the depicted line confirming core-shell structure(b)APT reconstruction showing raw ion map of Al(cyan)and Sc-0.55%iso-surface(c)Proxigram of Al&Sc across the interface(d)Proxigram of Mg,Zr,and Cu across the interface.

本文通过向2219合金添加少量的0.8wt%（重量百分比%）的Sc和0.45wt%的Mg并且以2219合金常规热处理不同的方式处理它，开发了室温和高温强度的铝合金。这种合金被称为2219ScMg合金，经过水冷铜铸模中的真空铸造，相对于具有均匀分布的微细相干L12型球形弥散体的2219合金，该合金具有更细的晶粒尺寸。对于小于7nm半径的晶体，发现这些弥散相为Al3Sc，并且对于大于7nm半径的晶体，它们是具有核−壳结构的 Al3（Sc，Zr）。在自然时效过程中，GP区主要形成于{100}面，但也部分形成于{111}面，其密度更高，动力学速度比2219合金更快。冷轧自然时效的合金后，它表现出非常高的拉伸强度，其中0.2%屈服压力为542MPa，极限拉伸强度为575MPa，合金的断裂延伸率为5%。在200℃下，拉伸性能分别为0.2%，屈服压力378MPa，极限拉伸强度442MPa和7%断裂延伸率，这比任何商业铝合金都高得多。合金处于在200℃环境时，在自然时效过程中{100}和{111}面上形成的GP区主要转变为θ′析出物和几个Ω析出物。Sc和Mg原子在θ′/基体界面分离，这抑制了θ′析出物的粗化并使其在较高温度下稳定。因此，合金处在200℃环境200小时后，在室温下具有极高的0.2%屈服应力，在200℃时为378MPa，在室温下为 495MPa，并具有合理的延展性。理论屈服强度是基于观察到的微观结构计算的，并且发现与实验获得的值非常吻合。材料性能参数见文中Fig.3。