Zn和復(fù)合稀土(La-Ce)對鋅鋁合金組織和性能的影響.pdf

1、隨著科技時代的到來，人們對能源和高性能產(chǎn)品的需求更加迫切，能源的枯耗問題日益嚴(yán)重，人類生活和社會要持續(xù)發(fā)展必須做到節(jié)約資源，改善環(huán)境，開辟新途徑，尋求新的發(fā)展方向。輕量化是有效的發(fā)展方向之一，鋁合金是輕量化首選的金屬材料。我國是鋁資源大國，但對鋁的高性能應(yīng)用以及研究與國外的先進水平差距很大，總結(jié)長期以來的科研經(jīng)驗和成果，通過加入微量合金元素可以顯著改善合金的性能。
　　本文采用熔煉鑄造方法制備Zn和復(fù)合稀土添加量不同的鋁合金，隨后

2、經(jīng)過熱處理及擠壓處理，采用OM、SEM、EDS觀察合金的微觀組織，XRD分析其相組成，通過拉伸實驗和布氏硬度計測量材料的力學(xué)性能，得出以下幾點結(jié)論：
　　(1)Zn元素加入鋁中產(chǎn)生明顯的固溶強化效果。鋅7.5wt.％時，強度為311.4Mpa，硬度為109.33HBS；當(dāng)鋅9.5Wt.％時，強度上升到331.44Mpa，硬度為118HBS。鋅元素的添加改善了Al-Cu相的分布，隨著鋅含量的增加，促進顆粒狀A(yù)l-Cu相和B(ZnAl

3、)相彌散分布在合金組織中，阻礙位錯的移動，且Al-Cu相和p相的硬度較基體相要高，合金強度、硬度提高。拉伸斷口呈現(xiàn)為準(zhǔn)解理斷裂特征。
　　(2)復(fù)合稀土(Ce-La)發(fā)揮異質(zhì)形核作用，比未添加稀土的合金晶粒有所變細(xì)，添加0.2wt.%的稀土?xí)r，抗拉強度從311.4 MPa上升到343.14 MPa，提高了10％左右，硬度也從109.33 HBS增加到124 HBS，上升了13％。稀土含量達(dá)到0.4wt.％時，組織中開始生成稀土化合

4、物相，稀土含量高達(dá)0.6wt.％時，晶粒發(fā)生粗化，塑性下降。斷口韌窩底部的第二相顆粒物隨稀土含量上升而增加。稀土添加量為0.2wt.%，鋅含量為7.5wt．%時，合金的綜合力學(xué)性能較好。
　　(3)T4處理后鋅元素大量固溶到鋁基體中，富鋅相η和β(ZnAl)相基本溶解，合金中形成的高熔點復(fù)雜稀土相不受固溶溫度影響，仍然保持自身的穩(wěn)定性。隨鋅含量增加，合金巾Al-Cu顆粒相則更加明顯彌散分布在枝晶周圍。晶界處的深灰色富鋅相結(jié)構(gòu)消失，

5、減弱了富鋅相對第二相化合物的粘滯作用，暴露的第二相對基體的割裂作用加劇，降低合金的塑性。斷口形貌表現(xiàn)出解理斷裂特征。
　　(4)合金中添加復(fù)合稀土(Ce-La)經(jīng)T4處理后，稀土能減少Mn、Cu、Si在鋁中的固溶度，促使形成更多的化合物。當(dāng)稀土超過0.2wt.％時，組織粗化，力學(xué)性能總體呈下降的趨勢。拉伸斷口呈現(xiàn)為解理斷裂特征。
　　(5)擠壓后，被壓碎的第二相顆粒狀在基體上彌散分布，晶粒變細(xì)，合金的強度硬度塑性都獲得不同程