Co和Ni对Al-Mg-Si系合金组织及高温拉伸力学性能影响

发布时间：2019-09-10 11:09

【摘要】：高温铝合金具有轻质,高强的特点,广泛应用于航空航天和汽车行业,但是由于航空航天和汽车工业的飞速发展,对材料的强度和使用温度有了更高的要求。高温合金中的析出相一直是学者研究的热点,本文也通过在6061铝合金中添加Co和Ni,研究Co和Ni含量对合金析出相种类及形态的影响;然后对制备的新型合金进行高温拉伸试验,测试合金的高温强度并且研究析出相对合金高温强度的影响机制;最后通过超声重熔及引入Si C纳米线对合金组织和性能进行进一步的优化。本文通过Co和Ni粉球磨压块加入熔化的6061铝合金和采用中间合金熔炼的方法引入Co和Ni元素,然后以510°C/2h和190°C/8h的工艺进行固溶时效处理,Al9Co_2相510°C保持热稳定性。Co和Ni元素含量对合金中的析出相种类和形态存在影响。随Co和Ni元素含量的提高,合金中汉字状的Al5Fe Si转变为球状和块状的Al9Co_2相。然后转变为细长棒状和团簇状Al9Co_2,最后转变为粗大的针状Al9Co_2和Al Ni相。析出相中Co和Ni的原子比例对析出相形态存在影响。合金在300°C和350°C的抗拉强度随Co和Ni含量提高而提高。合金中Al9Co_2相在高温下具有稳定性,并且与基体存在良好的界面结合,随着含量提高,阻碍位错和晶界移动效果更加显著。400°C,Al9Co_2与基体结合变弱,基体软化,析出相阻碍位错和晶界移动效果下降,强度提升效果不明显。在断裂过程中,长棒状析出相还起到裂纹偏转和裂纹钝化的作用,从而提高合金强度。超声重熔可以改变晶粒组织和析出相形态及分布,本文通过超声重熔后合金的晶粒得到一定程度的细化,合金中细长棒状Al9Co_2相增多。由于析出相分布更加弥散,同体积分数下析出相与基体结合面积更大,增强了界面结合,合金在400°C时合金强度得到提高。添加Si C纳米线后合金中析出相Al9Co_2尺寸变小,Si C纳米线存在于基体和析出相中,部分连接了基体和析出相,增强了两者的界面结合同时还增强了基体强度。在高温下析出相仍能起到很好的阻碍位错和晶界移动的效果,并减少基体弱化。添加Si C纳米线后未挤压时效态合金在300°C含量为2wt.%Co和2wt.%Ni的合金强度达到215MPa,在400°C达到124MPa。
【图文】：

合金,抗拉强度,析出相,高温铝合金

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文l3CuNi 相和 S(CuMgAl2)相。对于 Al-Cu 系合金研究最多的为hou[12]研究了在 Al-Cu-Mg 系合金中添加 0.14wt.%-0.57wt.%引入，增强了 Ω 相的抗粗化能力，圆盘状的 Ω 相在高温下中析出相的边界具有很好的隔离作用，从而保证了析出相的在 300°C 时仍然观察到了合金中析出相含量下降，从而导致。Ag 含量越高合金的强度越高，然而其没有研究更高含量能的影响。肖代红[13]在高温铝合金 Al-5.3Cu-0.8Mg(wt. Ag，合金中生成了六方薄片状的 Ω 相，这种析出相稳定性比 Al2Cu 相优越。

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图 1-2 不同成分 Al-Si-Cu-Mg 合金析出相形貌[16]a) 原始合金；b) 0.4wt.%Ni；c) 0.4wt.%Zr；d) 0.4wt.%Ni+0.4wt.%Z图 1-3 Al 12Si 3.8Cu 2Ni 1Mg 合金中析出相析出情况[18]出相随 Ni 和 Cu 元素含量变化情况；b) 不同元素的溶解度随温度的变[19]研究了以 Al-12Si-3Cu(wt.%)为基体的合金，合金中添加 N，在不同的温度下合金析出不同的析出相，，其结果如图 1-4
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.21

【参考文献】