Cu、RE對Al-Cu-Mn鑄造鋁合金微觀組織及力學性能的影響.pdf

1、隨著航空航天、交通運輸、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。高強韌鑄造鋁合金具有比強度高、流程短、成形能力強等優(yōu)點，若以其替代普遍使用的鋼鐵結(jié)構(gòu)件，符合當今裝備制造業(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)下的力學性能，并對該合金的強化機理進行分析討論。
　　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，并對其合金化機理進行深入地分析。進行T6處理后，合金的硬度隨著Cu含量的增加而增加，室溫抗拉強度在Cu含量為5.6％時最高，達到了480MPa。合金的硬度隨著RE含量的增加逐漸降低，RE含量為0.05％時其室溫抗拉強度最高，達到了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，從而小幅提高合金的高溫抗拉強度。
　　分別采用單級時效和多級時效工藝，研究了含銅量為5.6％的Al-Cu-Mn合金在不同時效工藝后的微觀組織和力學性能，確立了該合金的時效處理制度，并對析出相的強化機制進行了討論與分析。在不同的時效溫度下，合金的硬度均隨時效的進行逐漸增大，但又各有特點。在120℃時效時，合金的硬度隨時效的進行一直緩慢增加，其硬度在9h時達到HBW123，隨后基本不變;在170℃、190℃時效時，合金

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