高強(qiáng)韌Al-Cu合金的制備、組織和性能.pdf

1、鋁銅系合金是典型的高強(qiáng)高韌鋁合金，由于其具有較高的強(qiáng)度、很好的延展性和塑性等良好的綜合力學(xué)性能，廣泛的應(yīng)用在航天航空和汽車制造領(lǐng)域。隨著鋁合金新型號(hào)指標(biāo)的不斷提高，目前的鋁銅合金已經(jīng)無(wú)法滿足應(yīng)用需求，所以開發(fā)新的高強(qiáng)高韌鋁合金便顯得尤為重要。論文首先通過分析各合金元素對(duì)鋁合金組織和性能的影響，設(shè)計(jì)了Al-Cu合金的化學(xué)成分范圍，然后對(duì)設(shè)計(jì)成分的Al-Cu合金進(jìn)行熔煉、精煉除氣和鑄造成型。通過光學(xué)金相顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)

2、、掃描電鏡(SEM)、洛氏硬度計(jì)和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等分析測(cè)試設(shè)備，研究了Al5Ti1B中間合金加入量對(duì)Al-Cu合金的組織和力學(xué)性能的影響，確定了適于設(shè)計(jì)成分的最佳 Al5Ti1B加入量。然后對(duì)添加最佳含量Al5Ti1B的Al-Cu合金進(jìn)行固溶與時(shí)效處理，研究了固溶與時(shí)效處理工藝對(duì)Al-Cu合金的組織和性能的影響，確定適于含Al5Ti1B的Al-Cu合金的最佳熱處理工藝。
　　研究結(jié)果表明，對(duì)Al-Cu合金精煉3次后，進(jìn)行20min的旋

3、轉(zhuǎn)噴吹除氣，可以得到致密的顯微組織。Al-Cu合金的鑄態(tài)組織主要由α(Al)、θ(Al2Cu)和Al3Ti相組成，A15Ti1B對(duì)Al-Cu合金的晶粒有顯著的細(xì)化效果，但存在細(xì)化極限現(xiàn)象。對(duì)于Al-5Cu和Al-6Cu，當(dāng)A15Ti1B加入量小于0.6wt.％時(shí)，隨著A15TiB加入量的增加，晶粒尺寸減小，但當(dāng)A15Ti1B加入量超過0.6 wt.%時(shí)，晶粒尺寸增大。A15Ti1B加入量為0.6 wt.%時(shí)的細(xì)化效果最佳，平均晶粒尺寸分

4、別約為40μm和30μm。對(duì)于Al-5.5Cu合金，A15Ti1B加入量為0.4 wt.%時(shí)的細(xì)化效果最佳，平均晶粒尺寸約為50μm。
　　對(duì)三種最佳Al5Ti1B中間合金加入量的Al-Cu合金進(jìn)行固溶與時(shí)效處理，研究結(jié)果表明，固溶處理時(shí)，隨著固溶溫度的升高和固溶保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，合金中未溶相的數(shù)目逐漸減少，晶粒尺寸有增大趨勢(shì)；時(shí)效處理時(shí)，隨著時(shí)效溫度的升高和時(shí)效保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，析出相的數(shù)目逐漸增多，有聚集長(zhǎng)大趨勢(shì)。確定了三種合金的

5、最佳固溶與時(shí)效處理工藝，Al-5Cu合金，535℃/15h固溶，175℃/12h時(shí)效；Al-5.5Cu和Al-6Cu合金，535℃/15h固溶，175℃/15h時(shí)效。
　　對(duì)三種最佳Al5Ti1B中間合金加入量的Al-Cu合金進(jìn)行固溶與時(shí)效處理后，進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，對(duì)比拉伸性能結(jié)果發(fā)現(xiàn)，A15Ti1B加入量為0.6wt.%的Al-6Cu合金經(jīng)535℃/15h固溶處理與175℃/15h時(shí)效處理后，合金性能最佳，抗拉強(qiáng)度為491MPa、延