稀土對ZCuAl9Fe4Ni4Mn2合金組織及熱疲勞性能影響的研究.pdf

1、本文以ZCuAl9Fe4Ni4Mn2合金為基體合金，通過添加不同量的混合稀土La和Y，用砂型澆注成型，制備出ZCuAl9Fe4Ni4Mn2合金試驗試樣。利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、光譜儀和光學(xué)顯微鏡分析(OM)等手段以及基本的力學(xué)性能測試法，研究添加不同量混合稀土La和Y后，ZCuAl9Fe4Ni4Mn2合金的力學(xué)性能、微觀組織、生成相形態(tài)及分布，并分析了其細化機理。應(yīng)用自約束型熱疲勞實驗機進行ZCuAl9Fe4Ni

2、4Mn2合金的熱疲勞試驗，研究稀土對ZCuAl9Fe4Ni4Mn2合金熱疲勞性能的影響。在熱疲勞過程中，對試樣的冷熱循環(huán)過程進行完整觀測和系統(tǒng)的記錄，通過光學(xué)顯微鏡以及電子顯微鏡測定多組試樣的裂紋萌生位置及擴展路徑，研究由于外界溫度漲落在材料內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力而造成的裂紋萌生及其擴展機制。經(jīng)過多組及多溫度的試驗，得到的主要結(jié)論如下:
　　1.加入復(fù)合稀土后的鑄態(tài)合金，和未加入稀土的鑄態(tài)合金相比，抗拉強度、延伸率和顯微硬度均發(fā)生變化，

3、其中稀土含量為0.167％的試樣抗拉強度提高2.7％，延伸率提高27.8％，顯微硬度提高8.8％，晶粒變得均勻，綜合力學(xué)性能得到提高。
　　2.鑄態(tài)鋁青銅的組織由β'+α+K+γ2等組成，其抗拉強度隨著稀土含量的增加先增加后減少，延伸率隨著混合稀土的增加而增加，顯微硬度也隨著稀土含量的增加先上升后下降，稀土添加量為0.167％的試樣抗拉強度為680MPa，延伸率為27.6％，擁有較好的綜合力學(xué)性能。晶粒大小隨著混合稀土的加入量增多

4、先變小后變大，適量稀土的加入能明顯細化晶粒，使晶粒均勻。其中，稀土添加量為0.167％的試樣組織最均勻。
　　3.當混合稀土的添加量為0.167％時，ZCuAl9Fe4Ni4Mn2合金的塑韌性最好，延緩了熱疲勞裂紋的萌生與擴展，從而顯著提高了合金的熱疲勞性能。試驗過程中各試樣的裂紋在晶界處萌生，主要以沿晶擴展的方式向前擴展。當循環(huán)次數(shù)增加到10000次之后，出現(xiàn)了穿晶擴展，但這種擴展在該試驗中不具有典型性。隨著循環(huán)溫度的提高，不同

5、狀態(tài)合金試樣的裂紋擴展增加且裂紋更粗大，表面的氧化腐蝕越嚴重，合金試樣的裂紋擴展方式為沿晶擴展和穿晶擴展，合金試樣的裂紋依靠氧化腐蝕區(qū)和內(nèi)部小裂紋的橋接進行擴展。
　　4.熱疲勞試驗中，上限溫度的升高顯著降低了ZCuAl9Fe4Ni4Mn2合金的熱疲勞壽命。溫度對裂紋擴展速率也有重要影響，上限溫度較低時，擴展速率隨裂紋長度的增加呈現(xiàn)逐步遞減的趨勢;上限溫度較高時，熱疲勞裂紋擴展速率分為遞增和遞減兩個階段。
　　5.冷熱疲勞試