Al-Cu-（Li）合金的组织性能及沉淀相析出行为研究

发布时间：2021-06-13 03:35

　　随着航空航天、兵器、船舶工业的不断发展,对材料的综合使用性能提出了越来越高的要求。铸造Al-Cu合金和新型Al-Cu-Li合金作为高强铝合金的典型代表,具有密度小、比强度高、加工性能与焊接性能优良、性价比高等一系列特点,已被广泛用作军用、民用飞机、航天器的结构材料。然而,Al-Cu合金易产生铸造缺陷以及成品率低等问题限制了其进一步的发展。Al-Cu-Li合金中多种沉淀相的析出行为仍需进一步认识和研究。因此,改善Al-Cu合金的铸造性能,进一步提高合金的强韧性,是扩大Al-Cu合金应用亟需解决的问题。深入的理解Al-Cu-Li合金内部微观结构与性能的关系,全面、深刻认识沉淀相的析出过程,对于设计、开发下一代铝锂合金具有重要的理论和现实意义。本文选取我国自主研发的高强韧铸造Al-Cu合金和新型高强Al-Cu-Li合金为研究对象,通过分析Al-Cu合金的原始组织特征和元素偏析行为,系统研究了RE变质对Al-Cu合金微观组织与性能的影响规律,揭示了RE在Al-Cu合金中的多层次交互作用;通过受控扩散凝固（Controlled Diffusion Solidification,简称CDS,是将两... 

【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：162 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
论文的主要创新与贡献
第1章 绪论
    1.1 高强度铝合金概述
    1.2 提高铝合金强韧性的方法
        1.2.1 微合金化对铝合金强韧性的影响
        1.2.2 热处理对铝合金强韧性的影响
        1.2.3 制备工艺对铝合金强韧性的影响
    1.3 高强度铸造Al-Cu合金
        1.3.1 高强度铸造Al-Cu合金的研究进展
        1.3.2 铸造Al-Cu合金凝固缺陷的研究现状
        1.3.3 稀土在铸造Al-Cu合金中的应用
        1.3.4 铸造Al-Cu合金的热处理及相组成
    1.4 高强度Al-Cu-Li合金
        1.4.1 高强度Al-Cu-Li合金的研究进展
        1.4.2 Al-Cu-Li合金的微合金化
        1.4.3 Al-Cu-Li合金的热处理
        1.4.4 Al-Cu-Li合金的相组成
    1.5 存在的问题
    1.6 本文研究的主要内容
第2章 试验材料与研究方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验合金制备
        2.2.1 Al-Cu合金变质铸造工艺过程
        2.2.2 Al-Cu合金受控扩散凝固铸造工艺过程
        2.2.3 Al-Cu和Al-Cu-Li合金的热处理工艺
    2.3 试验材料分析研究方法
        2.3.1 力学性能测试
        2.3.2 合金成分分析
        2.3.3 差热分析
        2.3.4 金相组织分析
        2.3.5 X射线衍射分析
        2.3.6 电子探针测试
        2.3.7 扫描电镜组织观察和能谱分析
        2.3.8 电子背散射衍射分析
        2.3.9 透射电镜分析
        2.3.10 原子探针层析分析
第3章 稀土元素RE对Al-Cu合金组织与性能的影响
    3.1 引言
    3.2 Al-Cu合金原始组织
        3.2.1 共晶相
        3.2.2 弥散相
        3.2.3 沉淀相
        3.2.4 块状偏析相
    3.3 Al-Cu合金元素偏析行为
        3.3.1 等温凝固组织
        3.3.2 元素偏析
    3.4 RE对Al-Cu合金组织和力学性能的影响
        3.4.1 RE对Al-Cu合金初生α-Al枝晶的影响
        3.4.2 RE对Al-Cu合金共晶相的影响
        3.4.3 RE在Al-Cu合金中的存在形式及作用
        3.4.4 RE对θ'析出相析出过程的影响
        3.4.5 RE对Al-Cu合金力学性能与断口形貌的影响
    3.5 RE在Al-Cu合金中的多层次交互作用
    3.6 本章小节
第4章 受控扩散凝固对Al-Cu合金凝固组织与性能的影响
    4.1 引言
    4.2 试验Al-Cu合金的制备
        4.2.1 普通重力铸造浇注温度的选择
        4.2.2 受控扩散凝固混合温度的选择
        4.2.3 试验Al-Cu合金的化学成分
    4.3 受控扩散凝固对Al-Cu合金凝固组织的影响
        4.3.1 受控扩散凝固对Al-Cu合金铸造性能的影响
        4.3.2 受控扩散凝固对Al-Cu合金晶粒形貌的影响
        4.3.3 受控扩散凝固对Al-Cu合金元素分布的影响
        4.3.4 受控扩散凝固混合温度对Al-Cu合金组织的影响
    4.4 受控扩散凝固对Al-Cu合金性能的影响
    4.5 受控扩散凝固作用机理
        4.5.1 受控扩散凝固的热力学分析
        4.5.2 受控扩散凝固对Al-Cu合金的细化机制
    4.6 本章小结
第5章 Al-Cu-Li合金时效态组织演化与性能研究
    5.1 引言
    5.2 时效硬化曲线
    5.3 Al-Cu-Li合金淬火态晶粒形貌
    5.4 Al-Cu-Li合金时效过程的微观组织
        5.4.1 时效过程的TEM表征
        5.4.2 时效过程的APT表征
    5.5 Al-Cu-Li合金时效过程沉淀相的析出序列
    5.6 Al-Cu-Li合金力学性能与断口形貌
    5.7 沉淀相的综合强化作用
    5.8 本章小结
第6章 Al-Cu-Li合金时效过程中T_1相析出行为研究
    6.1 引言
    6.2 T_1相的电子衍射花样及形貌
    6.3 T_1相沿位错非均匀析出
    6.4 T_1相沿相界面非均匀析出
        6.4.1 T_1相沿A_(l3)Zr相界面非均匀析出
        6.4.2 T_1相沿Al_(20)Cu_2Mn_3相界面非均匀析出
    6.5 T_1相沿亚晶界非均匀析出
    6.6 T_1相沿GP区非均匀析出
    6.7 T_1相的原子探针层析分析
    6.8 Mg、Zn元素在T_1相形核过程中的作用
    6.9 本章小结
第7章 Al-Cu-Li合金时效过程中σ相和S相的析出行为研究
    7.1 引言
    7.2 σ相的微观形貌及衍射花样
    7.3 σ相变体与Al基体的位向关系
    7.4 σ相的时效析出过程
    7.5 S相的时效析出过程
    7.6 σ相与S相的析出关系
    7.7 富Cu-Mg相的原子探针层析分析
    7.8 {110}Al有序簇对S相、σ相析出行为的影响
    7.9 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3226909