CeLa和Ce微合金化对Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金显微组织与性能的影响

发布时间：2020-03-21 11:31

【摘要】：随着新能源汽车和便携式移动设备的快速发展,锂离子电池得到了日益广泛的应用。作为方形铝壳锂离子电池重要组成部分的电池壳体材料也日益受到了人们的重视,传统的铝合金壳体材料由于强度低而不能满足未来电池壳体薄壁化的需求。针对这一问题,本文设计开发了几种应用于锂离子电池外壳的Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金板材,通过添加稀土Ce和CeLa以改善其力学性能和腐蚀性能。论文采用微结构分析、拉伸试验和电化学腐蚀试验等方法系统研究了Ce和CeLa微合金化对Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金显微组织、力学性能以及腐蚀性能的影响,论文主要研究结果如下:(1)经过低温退火的Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金,主要含有S(Al_2CuMg)相、T(Al_(20)Cu_2Mn_3)相、Al_6(Mn,Fe)相和Al_7Cu_2Fe相。当加入CeLa后,会形成新的金属间化合物AlCuCe(La)(Al_8Cu_4Ce和Al_6Cu_6La),AlCuCe(La)相倾向于分布在Al_6(Mn,Fe)相的周围,从而可以有效地细化Al_6(Mn,Fe)相。单位面积的T相数量随着CeLa含量的增加先增大后减少。合金的电导率随着CeLa含量的增加而降低。不添加稀土CeLa的Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金中的主要织构为高斯织构(Goss),含CeLa合金中的主要织构为黄铜织构(Brass)。Ce微合金化使合金中形成了新的稀土相Al_8Cu_4Ce,该相的出现对Al_6(Mn,Fe)相有显著的细化作用。对于低温退火之前增加室温时效工艺的Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金,添加Ce可使合金中形成弥散分布的S?-Al_2CuMg沉淀相。(2)Ce或CeLa微合金化可以提高Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金的拉伸强度和延伸率,特别是对合金高温拉伸强度的改善作用更为突出。Ce微合金化(0、0.25%、0.50%)对Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金力学性能改善的最佳添加量为0.25%Ce。对于CeLa微合金化(0、0.25%、0.50%、0.75%)的Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金,当拉伸温度小于200℃时,添加0.25%CeLa的合金具有最高的拉伸强度和延伸率;当拉伸温度为200℃和300℃时,添加0.50%CeLa的合金具有最高的拉伸强度和延伸率。在低温退火之前增加室温时效工艺,可以大幅度提高合金的拉伸强度和延伸率。与CeLa相比,Ce微合金化对Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金拉伸力学性能的改善作用较为明显。(3)Ce和CeLa微合金化可以提高Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金的耐蚀性。随着Cl~-浓度的增加,合金的耐蚀性下降。在低温退火前增加室温时效工艺,可以改善Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金的耐蚀性。CeLa微合金化和Ce微合金对Al-Cu-Mn-Mg-Fe耐蚀性改善的最佳添加量均为0.25%。与Ce相比,CeLa微合金化对Al-Cu-Mn-Mg-Fe合金耐蚀性的改善作用较为明显。
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【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM912;TG146.21

【参考文献】