脉冲强磁场处理固态铝基复合材料的力学性能和强韧化机制*

在脉冲强磁场(2T、3T和4T)中对固态纳米Al2O3颗粒增强Al-Zn-Mg-Cu基复合材料进行磁场处理, 研究了磁场处理对复合材料的残余应力和拉伸性能的影响, 并分析了强化机制。结果表明: 在磁场强度B为3T时残余应力达到最小值(-1 MPa), 比磁场处理前初始态试样的残余应力降低了102.4%。外加磁场降低了位错密集区和稀疏区间的长程应力。在B=4T时材料的质量因数比磁场处理前初始态试样提高12.7%, 位错密度的提高有助于发挥位错强化机制; 在磁场的作用下合金的析出相以非稳态η'(MgZn2)相为主, 有助于材料强韧性的提高。基于第一性原理计算了在磁场作用下MgZn2相成键过程中的自旋态密度, 为η'相的析出提供了理论依据。在B=2T时材料拉伸断口的特征主要表现为韧性断裂, 对应较高的延伸率9.3%, 比磁场处理前的初始态试样提高了12%