近日，湖南大學材料學院張輝教授團隊與瑞典Swerim AB的Chunhui Luo合作，在超高強鋁合金熱加工過程中物理基模型和軟化機理研究方面取得進展，對于深入認知鋁合金靜態軟化機理及合金成份與工藝優化設計，以及高性能鋁合金智能制造技術的工程化應用具有重要意義。相關研究成果以湖南大學材料科學與工程學院為第一單位，博士研究生湯杰為第一作者，蔣福林助理教授和張輝教授為共同通訊作者發表在International Journal of Plasticity（金屬塑性領域國際頂級期刊，IF=6.49）上，題目為“Integrated physically based modeling for the multiple static softening mechanisms following multi-stage hot deformation in Al–Zn–Mg–Cu alloys”。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102809

隨著智能制造技術在傳統制造業升級過程中的推廣應用，對高性能金屬材料加工和制造過程的組織與性能演變預測提出了更高的要求。相較于大部分材料本構關系模型，能綜合加工過程的顯微組織和力學性能相互關系的物理基模型具有精確的定量優勢。超高強Al-Zn-Mg-Cu（7xxx系鋁）合金具有比強度高、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能強等優點，廣泛應用于航天航空及交通運輸等高技術領域。在軋制和鍛造等多道次熱加工過程中，合金產品最終性能不僅受變形過程的動態組織演變作用，道次間隙保溫、冷卻或重新加熱過程中的靜態組織變化的影響同樣重要。國內外目前有關鋁合金靜態軟化方面的研究明顯落后于鋼鐵，特別是關于軟化機理等基本物理冶金理論及定量模型等方面的研究明顯薄弱。

研究人員在定性、定量顯微組織表征基礎上（圖1），分別建立析出、回復和再結晶等靜態軟化的定量物理基模型，并通過整合三者之間復雜交互作用，最終建立了靜態軟化綜合物理基模型（圖2），所建立模型能很好地預測不同合金元素對鋁合金靜態軟化的作用，并深入地揭示了有關機理。

圖1 鋁合金熱加工過程靜態軟化示意圖

圖2綜合物理基模型概況