我校由曾苏民、宁爱林教授主持的国家自然科学基金项目《强变形诱导第二相回溶机理研究》(NO.50571069)，已于2009年4月30日按时顺利通过国家自然科学基金委结题。本项目主要研究了强变形诱导第二相回溶的热力学、动力学影响因素。探讨了强变形诱导第二相分解回溶进入基体的机理，在《Transaction of Nonferrous Metals Society  of  China》、《材料热处理学报》、《稀有金属材料与工程》等重要学术期刊发表论文17篇，其中SCI, EI收录15篇。

一、内容提要

由于析出相形态取决于应变能和表面能;不同的相界面结构具有不同的应变能和表面能;而G.P区只有应变能,据此本项目以具有球形和片状的δ’（Al3Li）、θ’(Al2Cu);共格、半共格、非共格的θ”、θ’、θ相;以及Al-Cu二元合金的G.P区为实验对象,验证应变能作为强变形诱导第二相回溶驱动力的作用,建立完善的强变形诱导第二相回溶的热力学理论.在M.Murayama,Z.Horita and K.Hono研究的基础上,以θ’(Al2Cu)为研究对象,采用原子探针与透射电镜及能谱仪相配合的方法,分析θ’相的纵向与横向的Cu成分变化,尤其注意θ’相针尖部位和断裂处及周围基体Cu成分的变化.揭示强变形条件下θ’相分解的机理与原子扩散的途径和方式.同时,研究析出相形态及硬度、相界面结构、变形量及应力状态对强变形诱导第二相回溶速率的影响,建立全面的强变形诱导第二相回溶的动力学理论。

本项目的研究主要有两个方面：

(1)强变形诱导第二相回溶的热力学部分研究

(2)强变形诱导第二相回溶的动力学部分研究

通过采用X射线分析、小角度X射线测试、透射电镜观察等方法，研究了强变形诱导第二相回溶的热力学、动力学影响因素和第二相分解回溶进入基体的机理。

结果表明，强变形诱导第二相回溶，无需像原先研究表明的那样，需要强变形大幅度破碎粒子才能发生溶解，只需挤压至一定变形量就能够发生第二相的溶解。并通过亚结构界面等高能缺陷处的溶解，发生片状θ’相的碎化。而且，结果还表明，强变形诱导第二相回溶不能使得第二相完全溶解。

以θ”、θ’和θ相为实验对象的强变形诱导第二相回溶的热力学驱动力验证实验结果，也同时反映了第二相硬度的影响行为。这三个相的硬度依次是：θ”＜θ’＜θ相，在强变形中溶解的速率的顺序是：θ”＞θ’＞θ相。这与第二相的变形的难易程度是相反的影响结果。

对不同变形方法的θ’相样品研究表明，相对ECAP变形，MAC变形可以使θ’相破碎和溶解得更快。这是因为，一方面A路径的ECAP变形不均匀，只能将变形集中在试样的某个部位，而其他部分的θ’相粒子不能被有效破碎细化和溶解，另一方面，相对ECAP变形而言，MAC变形可以更加有效地将应变能传递给第二相，有利于θ’相的破碎细化和基体应变能的积累。

二、创新之处

（1）前人的研究仅仅认为表面能是强变形诱导第二相回溶的驱动力，而本项目的研究表明应变能也是驱动力之一，并从析出相形态、相界面结构及G．P区三方面甄别了应变能作为强变形诱导第二相回溶驱动力的作用和确定表面能与应变能在驱动力中的主次地位，确立了强变形诱导第二相回溶的关键热力学条件。

（2）采用国内的一维原子探针及配合以能谱探头对θ’相进行的Cu成分线扫描和点分析更直观、更全面地探索强变形诱导θ’相分解机理及其破碎后圆滑表面的形成机理。再通过强变形诱导第二相回溶动力学影响因素的研究，揭示强变形诱导第二相回溶的动力学机理。