稀土對Al-Cu-Mg-Mn合金組織與性能的影響.pdf

1、本文以Al-Cu-Mg-Mn鋁合金為研究對象,以2A12合金作為參照,通過添加不同含量不同種類的稀土元素Y和La,采用坩堝進(jìn)行熔煉,利用金相顯微鏡對其進(jìn)行組織觀察、能譜分析、X-射線衍射分析、掃描電鏡分析以及力學(xué)性能測試等分析手段探索不同含量的RE及不同時效制度對Al-Cu-Mg-Mn合金微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律,尋求最佳稀土添加量和適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)工藝,并從理論上加以解釋說明。研究結(jié)果表明:
　　1.在Y含量在0.3％內(nèi),合金的細(xì)

2、化效果隨其含量的升高而增加;當(dāng)Y含量為0.3%時,合金鑄態(tài)組織中晶粒細(xì)化與組織均勻化效果最明顯,晶粒尺寸由150μm減小至40μm左右且第二相發(fā)生球化現(xiàn)象;當(dāng)Y含量大于0.3%時,隨著Y含量的增加合金鑄態(tài)組織中晶粒又開始出現(xiàn)粗化的現(xiàn)象;Y加入合金中主要形成YCu4Al8彌散分布于晶界,使合金組織性能得到改善。
　　2.稀土Y加入后,合金的硬度和力學(xué)性能也隨之變化,稀土添加含量為0.3%時,力學(xué)性能最優(yōu),硬度和抗拉強(qiáng)度能都有大幅提高

3、,但是隨著Y含量繼續(xù)增加,主要時效相的析出減少,力學(xué)性能反而下降。
　　3.合金中La含量低于0.3%時,合金鑄態(tài)組織細(xì)化效果隨含量增加而增加;La含量為0.3%時細(xì)化效果最為明顯,晶粒尺寸由150μm減小至50μm;但是當(dāng)La含量為0.4%時,合金鑄態(tài)晶粒尺寸又開始粗大。La加入合金中主要形成彌散分布于晶界的Al7CuLa2相,合金中加La后,合金組織性能得到提高。
　　4.由于La的加入細(xì)化了合金的鑄錠組織,因而合金的硬

4、度和抗拉強(qiáng)度都得到了提高,且在La含量為0.3%時硬度和抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值。但是當(dāng)La的添加量超過0.3%時,過量的稀土與合金中的與鋁、銅、鎂、錳形成金屬間化合物逐漸增多,消耗了合金的主要組成元素Cu和Mg,以致時效相S(A12CuMg)析出減少,導(dǎo)致合金基體軟化,合金的力學(xué)性能降低。
　　5.Al-Cu-Mg-Mn合金經(jīng)自然時效后抗拉強(qiáng)度高于經(jīng)人工時效(190℃×5h,空冷)后的強(qiáng)度22%;經(jīng)分級時效后,合金的硬度和抗拉強(qiáng)度分別