Mn铸造铝合金微观组织及力学性能的影响

发布时间：2016-09-24 12:32

  本文关键词：Cu、RE对Al-Cu-Mn铸造铝合金微观组织及力学性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

《郑州大学》 2014年

Cu、RE对Al-Cu-Mn铸造铝合金微观组织及力学性能的影响

李浩  

【摘要】：随着航空航天、交通运输、建筑等领域的发展，降低结构件重量的要求日益迫切。高强韧铸造铝合金具有比强度高、流程短、成形能力强等优点，若以其替代普遍使用的钢铁结构件，符合当今装备制造业轻量化的趋势，也对铸造铝合金的性能也提出了更高要求。 Al-Cu-Mn系合金是目前强韧性最好的铸造铝合金,但一般需使用纯度大于99.95%的高纯铝，生产成本较高，文中的Al-Cu-Mn合金均采用纯度为99.7%的普通纯铝制备。本文利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察Al-Cu-Mn高强铸造铝合金在不同热处理状态下的显微组织，采用室温及高温拉伸测试、布氏硬度测试等手段研究该合金在不同状态下的力学性能，并对该合金的强化机理进行分析讨论。 根据Al-Cu-Mn合金铸态合金样品差示扫描量热分析（DSC）曲线分析结果及不同温度固溶处理工艺后的合金组织，确定其固溶处理的温度范围为530~535℃。 制备不同Cu、RE含量的合金，研究Cu、RE含量对Al-Cu-Mn合金微观组织和力学性能的影响规律，优化Al-Cu-Mn合金中Cu、RE的含量，并对其合金化机理进行深入地分析。进行T6处理后，合金的硬度随着Cu含量的增加而增加，室温抗拉强度在Cu含量为5.6%时最高，达到了480MPa。合金的硬度随着RE含量的增加逐渐降低，RE含量为0.05%时其室温抗拉强度最高，达到了479MPa。过量的Cu、RE元素因不能溶解于基体而残留在晶界附近，不利于合金室温抗拉强度的提高，但在高温环境下可以阻碍合金基体变形和晶界的滑动，从而小幅提高合金的高温抗拉强度。 分别采用单级时效和多级时效工艺，研究了含铜量为5.6%的Al-Cu-Mn合金在不同时效工艺后的微观组织和力学性能，确立了该合金的时效处理制度，并对析出相的强化机制进行了讨论与分析。在不同的时效温度下，合金的硬度均随时效的进行逐渐增大，但又各有特点。在120℃时效时，合金的硬度随时效的进行一直缓慢增加，其硬度在9h时达到HBW123，随后基本不变；在170℃、190℃时效时，合金的硬度曲线随时效的进行会出现明显的三个阶段，即欠时效、峰时效、过时效，硬度的峰值分别为HBW140和HBW145。提高时效温度，促进合金硬化速率，到达峰值的时间提前。该合金峰值时效工艺为170℃×6h，其抗拉强度达到了480MPa，伸长率为5.5%。较优的分级时效工艺为：100℃×12h+170℃×6h，此时合金的抗拉强度仍稍低于峰值时效的抗拉强度。 该合金析出相的析出顺序为：过饱和固溶体→GP区→θ'→θ"→θ(Al2Cu)，析出相随着时效的进行逐渐长大，提高时效温度可以促进析出相的生长。当基体中出现大量细小的θ'相时，通过内应变强化、位错绕过及切过机制的作用使合金的强度达到峰值。

【关键词】：
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG146.21
【目录】：

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