AA2024 合金的典型成分范圍如下表所示：

圖 1.經(jīng)過 T3 時(shí)效處理的 AA2024 樣品。通過BSE像 (A) 和 ChemiPhase (B) 相結(jié)合，可以區(qū)分各種金屬間化合物顆粒。ChemiPhase 圖中不同的顏色代表不同的相。（為突出金屬間化合物，已隱藏基體合金部分）。表格顯示了不同相的定量分析結(jié)果，這些化合物與文獻(xiàn)中報(bào)道的典型金屬間化合物類型相對(duì)應(yīng)。

基材經(jīng)過不同的熱處理，處理的順序、強(qiáng)度和類型都會(huì)顯著影響形成的析出相的類型：

AA2024 鋁合金中形成的析出相、金屬間化合物和彌散相類型在文獻(xiàn)中已有詳盡的研究。1-2以下列出了一些最常見的類型，用以為后續(xù)的分析提供背景說明。由于這些相會(huì)因處理方式的不同而產(chǎn)生很大差異，因此我們并未對(duì)所有可能的彌散相和析出物進(jìn)行詳盡分類。

所分析顆粒的形態(tài)、類型和分布是通過Apreo ChemiSEM 上的 ChemiPhase進(jìn)行表征。ChemiPhase 是 ChemiSEM 技術(shù)中的自動(dòng)實(shí)時(shí)相分析功能，能夠高效地提供快速、全面的顆粒表征所需的所有信息。

圖 1 顯示了 AA2024-T3 樣品中的多種微米級(jí)金屬間化合物顆粒。背散射電子 (BSE) 圖像中的成分襯度用于區(qū)分不同物理特性的顆粒。傳統(tǒng)的 EDS 分析可以證實(shí)所有這些顆粒中都存在不同比例的 Cu、Mn、Mg 和 Fe，但無法確定析出物的類型以及每種類型的面積占比。相比之下，自動(dòng)實(shí)時(shí)的ChemiPhase 分析能夠識(shí)別分析區(qū)域中存在的所有物相。ChemiPhase 將每種材料自動(dòng)歸屬于特定的相，并自動(dòng)計(jì)算相關(guān)的譜圖、定量和面積占比。根據(jù)文獻(xiàn)，淺藍(lán)色和紫色相可以分別歸因于 θ 相和 S 相。值得注意的是，如果顆粒發(fā)生聚集或融合，單獨(dú)使用 EDS 難以準(zhǔn)確分析其成分。

圖 2.經(jīng)過 T6 時(shí)效處理的 AA2024 樣品。BSE襯度圖像 (A) 與 ChemiPhase 圖 (B) 共同展示了納米級(jí)彌散相的形成。表格顯示了ChemiPhase 中各種相的定量結(jié)果。

圖 2 表明，在 T6 時(shí)效處理后，樣品中形成了很多納米級(jí)彌散相T相；眾所周知，這些彌散相可以提高鋁合金的強(qiáng)度。⁴它們的平均尺寸范圍為 0.05 μm 至 0.5 μm。在本文后續(xù)部分，將進(jìn)一步展示這些彌散相在不同熱處理樣品中的表征結(jié)果。

圖 3 展示了在 T81 樣品中觀察到的部分金屬間化合物顆粒，這些顆粒均勻分布在基體中。橙色區(qū)域代表常見的 θ 相，但在其他樣品中未發(fā)現(xiàn)紫色顆粒。根據(jù)其成分比例，這些顆粒很可能是 σ 相顆粒，其組成為 Al5Cu6Mg2.3

圖 3.經(jīng)過 T81 時(shí)效處理的 AA2024 樣品。BSE 襯度圖像 (A) 與 ChemiPhase 圖 (B) 共同顯示出特有析出物的形成。

Apreo ChemiSEM搭配的自動(dòng)可伸縮STEM 3+ 探測器增強(qiáng)了納米級(jí)尺度特征的表征能力。該探測器可同時(shí)進(jìn)行多種掃描透射成像模式，包括明場、暗場和高角度環(huán)形暗場 (HAADF)。由于 ChemiSEM 技術(shù)與所有探測器兼容，因此可將其與 STEM 成像結(jié)合使用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)納米級(jí)彌散相進(jìn)行表征，并評(píng)估樣品間的差異。

為了進(jìn)行 STEM 對(duì)比成像，分別從每個(gè) AA2024 樣品中（T3、T6 和 T81）制備了透射薄片（如圖 4 所示）。

圖 5 展示了 AA2024-T3 樣品的 ChemiPhase 表征結(jié)果。結(jié)果證實(shí)，結(jié)合文獻(xiàn)，存在的納米級(jí)顆粒很可能是 α 相和 θ 相。5這些顆粒主要分布在晶界處。

圖 7.AA2024-T81 樣品中彌散相的明場像 (A) 和 ChemiPhase 表征 (B)。

EBSD 進(jìn)一步深入分析了 AA2024 鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)，提供了晶體物相、晶粒取向、晶粒結(jié)構(gòu)，以及形態(tài)及材料應(yīng)變等方面的信息。這些信息可用于優(yōu)化熱處理工藝參數(shù)，以獲得所需的機(jī)械性能和服役性能等。為研究熱處理對(duì)合金結(jié)構(gòu)的影響，我們采用相同的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)每個(gè) AA2024 樣品（T3、T6、T81）的三個(gè)區(qū)域進(jìn)行了EBSD表征，具體如下表所示。