Si对Al-Zr-Y合金时效析出行为及其性能的影响

发布时间：2021-04-03 01:27

　　铝合金密度低,比强度高,塑性好,可加工成各种型材,且具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,在工业上的应用十分广泛。随着国家输电系统的不断升级,高强高导耐热铝合金的研究成为了材料领域备受关注的课题。在铝合金中添加Zr元素能有效提高铝合金高温强度,Al-Zr合金在时效过程中形成与基体共格、具有一定热稳定性的纳米级L1₂结构Al₃Zr析出相,对晶界及亚晶界具有强烈的钉扎效果,可有效地改善合金的抗再结晶性能和耐热性能。然而,由于合金凝固过程中,Zr元素存在微观偏析,致使Al-Zr合金晶界附近及枝晶间存在析出相贫化区,降低合金的室温力学性能和高温蠕变性能。多元合金化是提高Al-Zr合金综合性能的重要手段,Al-Zr合金中Y的添加能显著加快Al₃Zr的析出动力学,并减小合金中的析出相贫化区,且能较大程度地提高Al-Zr合金的抗再结晶性能。而Si是工业纯铝中常见的杂质元素,在Al-Zr-Y合金中添加少量Si能促进沉淀相的形成并产生明显的沉淀强化效果,因此Si的添加能进一步提高Al-Zr-Y合金的性能,研究Si的添加对Al-Zr-Y合金时效... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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Al-Ti二元合金富Al端相图

5图 1-2 Al-Hf 二元合金富 Al 端相图[25]Fig.1-2Al corner ofAl-Hf binary phase diagram综上所述，元素 Sc 和 Zr 是耐热铝合金最佳的合金化元素。虽然 Al-S出优异的性能，但 Sc 昂贵的价格限制了合金在工业领域的大量应用。

图 1-4Al–0.1at.%Zr (b)，Al–0.1at.%Zr–0.1at.%Ti (b)，Al–0.2at.%Zr 和 Al–0.2at.%Zr–0.2at.%Ti合金铸态显微组织图[2]Fig.1-4 Macrostructure of the as-cast alloys Al–0.1at.%Zr (b),Al–0.1at.%Zr–0.1 at.%Ti (b),Al–0.2at.%Zr andAl–0.2at.%Zr–0.2at.%Ti(3) 亚稳 Al3Zr 相。铸态合金经后续合适的热处理后，固溶在基体中的 Zr 原子会以 Al3Zr 相的形式析出。Al3Zr 析出相单个晶胞含 1 个锆原子和 3 个铝原子，与基体位向关系：(001)Al3ZrⅡ(001)Al，[001]Al3ZrⅡ[001]Al[38]。这类析出相与基体共格，在基体中弥散分布，对位错的运动及晶界的迁移具有强烈的钉扎作用，能大大提高合金的再结晶温度[41]。再者，亚稳 L12-Al3Zr 相与基体的晶格常数错配度非常小，为 0.75%[31]，这使得析出相与基体间的界面自由能降到最低，保证了析出相的稳定性。Knipling等研究发现：在 425 ℃高温 3200 h 长时间时效的情况下，Al-Zr 合金并没有出现过时效现象[2]。故亚稳 Al3Zr 析出相是 Zr 在 Al 中理想的存在形式。(4)平衡 Al3Zr 相D023-Al3Zr 为四方结构，空间群为 I4/mmm，其晶格常数 a=4.014×10-10m，


本文编号：3116342