Cu、RE對Al-Cu-Mn鑄造鋁合金微觀組織及力學(xué)性能的影響.pdf

1、隨著航空航天、交通運(yùn)輸、建筑等領(lǐng)域的發(fā)展，降低結(jié)構(gòu)件重量的要求日益迫切。高強(qiáng)韌鑄造鋁合金具有比強(qiáng)度高、流程短、成形能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，若以其替代普遍使用的鋼鐵結(jié)構(gòu)件，符合當(dāng)今裝備制造業(yè)輕量化的趨勢，也對鑄造鋁合金的性能也提出了更高要求。
　　Al-Cu-Mn系合金是目前強(qiáng)韌性最好的鑄造鋁合金，但一般需使用純度大于99.95％的高純鋁，生產(chǎn)成本較高，文中的Al-Cu-Mn合金均采用純度為99.7％的普通純鋁制備。本文利用光學(xué)顯微鏡、掃描電

2、子顯微鏡、透射電子顯微鏡觀察Al-Cu-Mn高強(qiáng)鑄造鋁合金在不同熱處理狀態(tài)下的顯微組織，采用室溫及高溫拉伸測試、布氏硬度測試等手段研究該合金在不同狀態(tài)下的力學(xué)性能，并對該合金的強(qiáng)化機(jī)理進(jìn)行分析討論。
　　根據(jù)Al-Cu-Mn合金鑄態(tài)合金樣品差示掃描量熱分析(DSC)曲線分析結(jié)果及不同溫度固溶處理工藝后的合金組織，確定其固溶處理的溫度范圍為530～535℃。
　　制備不同Cu、RE含量的合金，研究Cu、RE含量對Al-Cu-M

3、n合金微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，優(yōu)化Al-Cu-Mn合金中Cu、RE的含量，并對其合金化機(jī)理進(jìn)行深入地分析。進(jìn)行T6處理后，合金的硬度隨著Cu含量的增加而增加，室溫抗拉強(qiáng)度在Cu含量為5.6％時(shí)最高，達(dá)到了480MPa。合金的硬度隨著RE含量的增加逐漸降低，RE含量為0.05％時(shí)其室溫抗拉強(qiáng)度最高，達(dá)到了479MPa。過量的Cu、RE元素因不能溶解于基體而殘留在晶界附近，不利于合金室溫抗拉強(qiáng)度的提高，但在高溫環(huán)境下可以阻礙合金基體變

4、形和晶界的滑動(dòng)，從而小幅提高合金的高溫抗拉強(qiáng)度。
　　分別采用單級時(shí)效和多級時(shí)效工藝，研究了含銅量為5.6％的Al-Cu-Mn合金在不同時(shí)效工藝后的微觀組織和力學(xué)性能，確立了該合金的時(shí)效處理制度，并對析出相的強(qiáng)化機(jī)制進(jìn)行了討論與分析。在不同的時(shí)效溫度下，合金的硬度均隨時(shí)效的進(jìn)行逐漸增大，但又各有特點(diǎn)。在120℃時(shí)效時(shí)，合金的硬度隨時(shí)效的進(jìn)行一直緩慢增加，其硬度在9h時(shí)達(dá)到HBW123，隨后基本不變;在170℃、190℃時(shí)效時(shí)，合金

5、的硬度曲線隨時(shí)效的進(jìn)行會(huì)出現(xiàn)明顯的三個(gè)階段，即欠時(shí)效、峰時(shí)效、過時(shí)效，硬度的峰值分別為HBW140和HBW145。提高時(shí)效溫度，促進(jìn)合金硬化速率，到達(dá)峰值的時(shí)間提前。該合金峰值時(shí)效工藝為170℃×6h，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到了480MPa，伸長率為5.5％。較優(yōu)的分級時(shí)效工藝為:100℃×12h+170℃×6h，此時(shí)合金的抗拉強(qiáng)度仍稍低于峰值時(shí)效的抗拉強(qiáng)度。
　　該合金析出相的析出順序?yàn)?過飽和固溶體→GP區(qū)→θ'→θ"→θ(Al2Cu)