亚快速凝固铸造铝锂合金的研究

发布时间：2017-10-18 13:01

  本文关键词：亚快速凝固铸造铝锂合金的研究

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【摘要】：Al-Li合金具有轻质高强的特点,成为航空航天工业中最具竞争力的材料之一,并得以广泛应用。近几年对低密度、高性能铝锂合金的研究十分丰富,但主要研究内容关于合金的时效处理,对制备工艺、配比优化及均匀化处理研究相对较少。本研究利用亚快速凝固技术铸造不同Cu、Li含量的铝锂合金。借助密度测试、力学性能测试、金相显微镜(OM)组织观察、扫描电子显微镜(SEM)分析、能谱(EDS)测试、XRD物相分析以及差热分析(DSC)等方法分别对不同Cu、Li含量及不同均匀化处理的Al-Li合金力学性能及显微组织产生的变化规律进行研究,结果表明:1.亚快速凝固铸造铝锂合金随着Cu元素含量的增加,合金抗拉强度先增大后减小,合金整体偏脆性断裂,当合金达到4.5%(wt)Cu时获得最佳性能。铝锂合金均匀化处理效果随着Cu元素的增加而逐渐降低。Cu含量较低时,经过均匀化处理可以获得弥散细小分布的析出相,组织较均匀;当Cu含量较大时,合金显微组织中出现Cu的偏析,相同的均匀化制度无法完全溶解粗大的第二相,影响合金力学性能。Cu含量处于3.5%(wt)~7.5%(wt)时,铝锂合金的最佳均匀化工艺为530℃下保温24h。在此工艺下,低Cu合金可以获得较好的均匀化效果,但是Cu含量过高时,仍存在部分粗大第二相无法通过均匀化溶解。2.亚快速凝固铝锂合金中随着Li元素含量的增加,在相同的均匀化制度下,合金性能逐渐降低。这是因为随着Li含量增加,合金均匀化制度效果逐渐降低。Li含量较低时,经过均匀化处理,合金的显微组织中第二相开始重新溶解于基体当中;Li含量较高时,均匀化无法完全回溶第二相,并且会出现第二相组织聚集现象,形成更加粗大相,严重影响合金力学性能。3.Li含量较低时,亚快速凝固铝锂合金显微组织中主要以枝晶组织为主,随着Li含量增加,合金中开始出现胞状晶粒,在合金中Li元素含量升高过程中,较大的晶粒会被细化成多个较小晶粒。4.Li含量较低时通过均匀化处理可以获得较好的合金组织,仅存在很少且较小的第二相残留在三角叉晶界处。Li含量较高时,均匀化效果不理想,合金中共晶组织Al2CuMg相首先溶解,随着共晶组织消失,合金中逐渐残留较多的块状第二相,并开始聚集形成较粗大的相,影响合金性能。
【关键词】：均匀化处理 亚快速凝固 枝晶组织 共晶组织
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG292
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 Al-Li合金的发展历程12-13
• 1.2 高Li含量Al-Li合金的制备13-18
• 1.2.1 铸造Al-Li合金的研究方向13-14
• 1.2.2 高Li含量超低密度Al-Li合金的制备14-15
• 1.2.3 超低密度Al-Li合金加工工艺的改进15-18
• 1.3 研究的目的和意义18-19
• 第2章 实验方案19-22
• 2.1 实验材料的制备19
• 2.2 合金的制备19-20
• 2.3 热处理工艺20
• 2.4 熔炼及热处理20
• 2.5 性能测试20-21
• 2.6 合金的分析21-22
• 第3章 Cu含量对亚快速凝固Al-Li合金的影响22-30
• 3.1 实验方法22-23
• 3.2 实验结果与分析23-29
• 3.2.1 Cu含量对铸造铝锂合金力学性能的影响23-24
• 3.2.2 Cu含量对合金拉伸断口显微组织的影响24-25
• 3.2.3 Cu含量对合金内部显微组织的影响25-29
• 3.3 本章小结29-30
• 第4章 Cu含量对亚快速凝固Al-Li合金均匀化制度的影响30-37
• 4.1 实验内容及分析30-35
• 4.1.1 DCS曲线分析30-31
• 4.1.2 均匀化温度试探性试验31-35
• 4.2 本章小结35-37
• 第5章 Li含量对亚快速凝固Al-Li合金性能的影响37-46
• 5.1 试验方法37-38
• 5.2 Li含量对Al-Li合金力学性能的影响38
• 5.3 Li含量对断口显微组织的影响38-39
• 5.4 Li含量对合金显微组织的影响39-44
• 5.5 本章小结44-46
• 第6章 Li含量及不同均匀化对Al-Li合金显微组织的影响46-56
• 6.1 实验合金成分46
• 6.2 密度测试46-47
• 6.3 显微组织观察47-54
• 6.3.1 合金铸态试样显微组织分析47-52
• 6.3.2 均匀化态试样显微组织分析52-54
• 6.4 本章小结54-56
• 结论56-58
• 参考文献58-60
• 致谢60-61
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文61

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本文编号：1055045