Er对Al-Sc-Zr合金再结晶行为及力学性能影响的研究

发布时间：2017-08-04 20:39

  本文关键词：Er对Al-Sc-Zr合金再结晶行为及力学性能影响的研究

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【摘要】：微合金化是提高铝合金综合性能的有效途径之一,通过向纯铝中添加微量的Sc、Zr、Er元素制备不同成分的Al-Sc-Zr和Al-Sc-Zr-Er合金。通过显微硬度测试表征合金的力学性能,通过电导率测试表征微合金化元素在铝基体中的固溶情况,利用金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)等进行微观组织分析,从而研究Er元素对不同Sc含量的Al-Sc-Zr合金力学性能和再结晶行为的影响规律。等时时效的研究结果表明,当Sc浓度小于0.04at.%时,Al-Sc-Zr合金中添加Er后硬度值可平均提高10HV,Sc浓度越低Er的作用效果越明显;Sc浓度大于0.04at.%时,Al-Sc-Zr合金中添加Er后峰值硬度基本不变。等温时效的研究结果表明,300℃时效,当Sc浓度小于0.045at.%时,四元合金与三元合金相比峰值硬度可平均提高6HV,Er的作用效果明显;当Sc浓度大于0.045at.%时,Al-Sc-Zr-(Er)合金峰值硬度相差不大。350℃时效,当Sc浓度小于0.12at.%时,Er的添加可将Al-Sc-Zr的平均峰值硬度提高12HV,但随Sc浓度增大,二者差值减小,Er的作用效果越来越不明显。400℃时效,当Sc浓度小于0.12at.%时,Er的添加可将Al-Sc-Zr的峰值硬度提高20HV,当Sc浓度为0.176at.%时,Er对Al-Sc-Zr合金峰值硬度几乎无影响。450℃时效,当Sc浓度介于0.016at.%~0.12at.%时,Er的添加可将合金硬度值提高18HV左右,当Sc浓度为0.176at.%时,仅仅提高了5.6HV,Er对合金硬度的影响较小。时效温度对Er作用效果的研究结果表明,在不同温度下时效,对于高Sc(0.176at.%)含量合金,Er对合金峰值硬度几乎无影响;对于低Sc(0.016at.%)含量合金,Er能大幅度提高合金峰值硬度;对于中Sc(0.047at.%~0.12at.%)含量合金,随温度升高Er的作用越来越明显。再结晶的研究结果表明,Al-0.016at.%Sc-0.061at.%Zr合金的再结晶起始温度为450℃,Al-0.009at.%Sc-0.054at.%Zr-0.014at.%Er合金在500℃才开始发生再结晶,当用0.01at.%的Er取代等量的Sc元素后可将Al-0.016at.%Sc-0.061at.%Zr合金的再结晶温度提高50℃。Al-0.047at.%Sc-0.073at.%Zr及Al-0.045at.%Sc-0.056at.%Zr-0.011at.%Er合金,在525℃均没有发生再结晶现象,要想判断Er的作用,需要对更高温度的金相组织进行观察。对于Al-0.085at.%Sc-0.063at.%Zr合金与Al-0.074at.%Sc-0.064at.%Zr-0.01at.%Er合金,其再结晶退火曲线几乎重合,用0.01at.%的Er元素取代等量的Sc后,在525℃再结晶退火1h后没有发生再结晶现象,因此,Er的添加对三元合金的再结晶行为几乎无影响。当Sc含量超过0.12at.%时,再结晶退火温度不高于450℃的情况下,用0.01at.%的Er元素取代等量的Sc后,对Al-Sc-Zr合金的力学性能及再结晶行为几乎没有影响。
【关键词】：Sc Zr Er 时效 再结晶
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 常见提高的铝合金综合性能的方法10-12
• 1.2 铝合金微合金化的研究现状12
• 1.3 微合金化元素对铝合金力学性能的影响12-19
• 1.3.1 Sc、Zr、Er元素的微合金化作用12-15
• 1.3.2 Sc、Zr、Er元素的复合微合金化作用15-19
• 1.4 微合金化元素对铝合金再结晶行为的影响19-21
• 1.5 本文的研究目的、意义和主要研究内容21-22
• 1.5.1 本文研究目的和意义21
• 1.5.2 本文主要研究内容21-22
• 第2章 材料制备及试验方法22-28
• 2.1 实验方案22-23
• 2.2 实验材料制备23-24
• 2.2.1 合金的成分设计与熔炼23-24
• 2.2.2 合金的固溶处理24
• 2.2.3 合金的时效处理24
• 2.3 性能测试24-25
• 2.3.1 显微硬度测试24-25
• 2.3.2 电导率测试25
• 2.4 微观组织观察与分析25-28
• 2.4.1 金相样品制备与观察25
• 2.4.2 扫描样品制备与观察25-26
• 2.4.3 透射样品制备与观察26-28
• 第3章 Er对Al-Sc-Zr合金力学性能的影响28-62
• 3.1 固溶态Al-Sc-Zr-(Er)合金一次相析出检测29-31
• 3.2 Al-Sc-Zr合金的固溶度研究31-32
• 3.3 固溶态合金的等时时效行为32-37
• 3.3.1 Al-Sc-Zr合金的等时时效特征32-35
• 3.3.2 Al-Sc-Zr-Er合金的等时时效特征35
• 3.3.3 Er对Al-Sc-Zr合金等时时效行为的影响35-37
• 3.4 Al-Sc-Zr-(Er)不同温度下的等温时效特征37-53
• 3.4.1 300℃等温时效Al-Sc-Zr-(Er)合金力学性能及电导率测试37-42
• 3.4.2 350℃等温时效Al-Sc-Zr-(Er)合金力学性能及电导率测试42-45
• 3.4.3 400℃等温时效Al-Sc-Zr-(Er)合金力学性能及电导率测试45-49
• 3.4.4 450℃等温时效Al-Sc-Zr-(Er)合金力学性能及电导率测试49-53
• 3.5 Al-Sc-Zr-(Er)合金时效过程中析出相的演变规律53-56
• 3.6 温度对Er作用的影响56-60
• 3.7 小结60-62
• 第4章 Er对Al-Sc-Zr合金再结晶行为的影响62-78
• 4.1 Al-Sc-Zr合金回复再结晶过程研究62-68
• 4.1.1 60%变形量Al-Sc-Zr合金回复再结晶过程研究62-63
• 4.1.2 60%变形量Al-Sc-Zr合金金相组织观察63-68
• 4.2 Al-Sc-Zr-Er合金回复再结晶过程研究68-72
• 4.2.1 60%变形量Al-Sc-Zr-Er合金回复再结晶过程研究68-69
• 4.2.2 60%变形量Al-Sc-Zr-Er合金金相组织观察69-72
• 4.3 Er对Al-Sc-Zr合金再结晶行为的影响72-76
• 4.4 小节76-78
• 结论78-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间的学术成果84-86
• 致谢86

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1 贾志宏;Jostein RφYSET;Jan Ketil SOLBERG;刘庆;;Al-Sc-Zr合金中析出相的形成及再结晶抑阻(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年08期

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1 张玉;Er对Al-Sc-Zr合金再结晶行为及力学性能影响的研究[D];北京工业大学;2016年

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本文编号：621613