汽車熱交換器用鋁合金的組織與性能研究.pdf

1、鋁質(zhì)熱交換器的快速發(fā)展對(duì)熱交換器用鋁合金的力學(xué)性能提出了更高的要求，而中冷器等熱交換器又要求鋁合金具有一定的耐高溫性能。本論文以熱交換器復(fù)合鋁合金板材的芯材為研究對(duì)象，在典型Al-Mn系3003合金的基礎(chǔ)上添加Ni、Cu、Mg等元素，研究這些元素對(duì)合金的室溫力學(xué)性能及高溫力學(xué)性能影響。同時(shí)對(duì)現(xiàn)使用的三層復(fù)合板材進(jìn)行分析，研究現(xiàn)產(chǎn)品上涉及的合金元素對(duì)芯材合金的組織及復(fù)合鋁合金板材的性能的影響，并模擬釬焊工藝過程中涉及到的熱處理過程，研究其

2、對(duì)復(fù)合鋁合金板材的組織與性能的影響。主要結(jié)果如下:
　　 同時(shí)加入Cu和Mg的合金綜合力學(xué)性能最好。加入0.4 wt.％Cu和0.4 wt.％Mg后，鑄態(tài)下Cu和Mg產(chǎn)生Mg2Si、AlMgCuSi相等。均勻化處理后Mg和Cu固溶與基體中。人工時(shí)效過程中時(shí)效析出產(chǎn)生大量時(shí)效強(qiáng)化Q'和β'相。模擬釬焊并人工時(shí)效狀態(tài)下，其室溫屈服強(qiáng)度高達(dá)109.9MPa(比3003合金提高164％)，抗拉強(qiáng)度高達(dá)187.3MPa(比3003合金提高

3、43％)。250℃下屈服強(qiáng)度高達(dá)88MPa(比3003合金提高148％)，抗拉強(qiáng)度高達(dá)107.7MPa(比3003合金提高101％)，35MPa載荷下穩(wěn)態(tài)蠕變速率為2.22×10-7/s（遠(yuǎn)小于3003合金）。
　　 Ni明顯提高合金的高溫力學(xué)性能，Ni主要形成AlMnFeNiSi、Al3Ni、Al9FeNi等析出相。加入0.6 wt.％Ni后，模擬釬焊并人工時(shí)效狀態(tài)下，250℃高溫抗拉強(qiáng)度增加12MPa，35MPa載荷下穩(wěn)態(tài)蠕

4、變速率由4.71×10-5/s降低到3.89×10-7/s。
　　 加入Cu鑄態(tài)下形成Al2Cu和AlMnFeCuSi等相。均勻化退火后Cu主要固溶在基體中。加入0.7 wt.％Cu后，模擬釬焊并人工時(shí)效狀態(tài)下，室溫抗拉強(qiáng)度提高37.5MPa。250℃時(shí)高溫抗拉強(qiáng)度提高6.8MPa，高溫延伸率增加13％，但35MPa載荷下穩(wěn)態(tài)蠕變速率由4.71×10-5/s增加到1×10-4/s，只加入Cu對(duì)抗蠕變性能不利。在加入Cu的基礎(chǔ)上繼

5、續(xù)加入0.6 wt.％Ni，高溫抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步增加。而且Ni抵消Cu對(duì)合金抗蠕變性能的副作用，與只加Cu的合金相比，35MPa載荷下穩(wěn)態(tài)蠕變速率大幅度下降，由1×10-4/s降至1.11×10-6/s。
　　 Mg大幅度提高合金的力學(xué)性能，鑄態(tài)下Mg形成Mg2Si，經(jīng)過均勻化退火后Mg固溶在基體中。含0.4 wt.％Mg合金在人工時(shí)效過程中析出β'相。模擬釬焊并人工時(shí)效狀態(tài)下，加入0.4 wt.％Mg后，室溫抗拉強(qiáng)度增幅為62.

6、1MPa，250℃高溫抗拉強(qiáng)度增加31.4MPa，35MPa載荷下穩(wěn)態(tài)蠕變速率由4.71×10-5/s降低到5.28×10-7/s。
　　 對(duì)于復(fù)合鋁合金板材，Zr元素的加入使得合金模擬釬焊后仍保持長(zhǎng)條狀形貌，可一定程度提高合金的強(qiáng)度。Si稍微提高合金的強(qiáng)度。3003合金經(jīng)過模擬釬焊后，面材熔化從而對(duì)芯材合金產(chǎn)生熔蝕現(xiàn)象，芯材與面材界面附近Si含量呈梯度分布且界面附近的AlMnFeSi相中Si含量明顯較高。軋制態(tài)經(jīng)過模擬釬焊后，