5xxx系鋁合金越來越多地被視為結構鋼的替代品，特別是在船舶應用中。這種不可熱處理的合金具有很高的強度重量比，良好的耐腐蝕性以及良好的可焊接性和可成形性。但是，在中等至低溫下在晶界處容易形成β相（Al3Mg2），因此5xxx系列鋁合金易於敏化（sensitization）。敏化是指高溫時效導致在晶界形成有害的第二相，這會引起晶間腐蝕並降低機械性能。儘管人們將很多注意力放在了β上，但前體相β'和β''的作用仍不清楚，它們是否存在或代替β-平衡相，可能會大大改變這些合金的敏化方式。研究證明了敏化作用對合金的機械性能的影響，但這種行為背後的機理尚不完全清楚。
在本研究中，研究者們利用高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）和能量色散X射線能譜（EDS）以及旋進電子衍射（PED），表徵了Al-Mg中各種時效條件（時間和溫度）下形成的β相關析出物。結果證明在研究5xxx系列的敏化中，只考慮β作為平衡相是不夠的。從而為該系列合金中的敏化提供了更具預測性的觀點。相關論文以題為“Evolution of β-phase precipitates in an aluminum-magnesium alloy at the nanoscale ”於2月15日發表在Acta Mater。
論文鏈接：
https://sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S135964541930686X#fi0006
這項工作的結果支持β演化方程，同時也擴展了我們對其理解。發現表明隨著時效溫度的升高，與以前的研究一樣，β′′相沿（100）平面相干生長，但是觀察到的形態不同於其他研究。此外，證明在高溫處理（250°C和325°C）下會形成β'和β平衡。得出在較高溫度的β′和β相在各種平面上連貫地生長，其中某些平面以前未被觀察到。觀察到在100°C下72h後，亞穩態相β'仍然存在。證明了平衡相顯示存在於325°C，遠高於先前描述的大約290°C的固溶體。
圖1 不同時效溫度下形成的晶界沉澱物的EDS光譜
圖2 (A)在100°C，72小時的時效條件下觀察到的沉澱物的TEM顯微照片；(B)相同沉澱物的HRTEM圖像；(C)和(D)的FFT顯示出與[001]區域軸類似的結構和取向
圖3 (A)在250℃，24h時效條件下觀察到的沉澱物的TEM顯微照片；(B)相同沉澱物的HRTEM圖像；(C)GB沉澱物的FFT顯示反射；(D)Al矩陣的FFT，指向[112]區域軸
圖4(A)在325℃，20min時效條件下觀察到的沉澱物的TEM顯微照片；(B)相同沉澱物的HRTEM圖像；(C)和(D)與沉澱物和Al矩陣相關的FFT，指向[112]區域軸
該項研究揭示了敏化可能不是由平衡相β引起的，僅在高溫下才觀察到，而是由β'或β''引起，後者在遠高於室溫的溫度下觀察到。該項研究還需要進一步表徵5xxx系列合金中的β'和β''以及β平衡。若該表徵取得進一步研究，則有望在5xxx系列合金中動力學穩定性，應變硬化特性和腐蝕行為取得更進一步的進展。（文：33）
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