微量稀土Sc对6061变形铝合金组织和性能的影响

发布时间：2017-12-12 04:03

  本文关键词：微量稀土Sc对6061变形铝合金组织和性能的影响

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【摘要】：稀土Sc元素是世界上已知的对铝合金强化效果最好的金属元素,百分之零点几的添加量就可以显著细化晶粒,改善力学性能。随着云南大型Sc矿的勘探发掘,含Sc的高性能Al-Sc合金材料必将成为新一代航空航天、军工、轨道交通、核能领域所使用的材料。因此开发新型Al-Sc合金材料具有深远意义。本论文采用熔炼铸造工艺,在6061变形铝合金基础上微量添加稀土Sc元素,制备铸态合金材料。确定了最佳稀土元素添加量,并研究了合金组织性能变化。随后通过优化热处理工艺,确定最佳固溶和时效工艺,节省了人工成本。最后通过热挤压成形工艺,分析检测挤压后不同状态的合金显微组织与力学性能变化规律。并结合SEM.TEM等实验仪器分析微观组织结构,研究了Sc元素在6061合金中的存在形式和作用机理,并且分析了稀土Sc对6061合金主要强化相(p”相)的影响。结果表明铸态合金中添加0.2wt.%的Sc元素,可以显著提高材料抗拉强度,从131MPa提高到188MPa,约提高43%,延伸率达8%。晶粒明显细化,从90μm减小到101μm。再通过对6061合金和含Sc量0.2wt.%的合金进行热处理工艺优化,选择最佳固溶温度为570℃,保温1h,最佳时效温度185℃,保温5h。通过挤压成形工艺处理,材料的抗拉强度明显提升,6061合金比铸态合金提高约110%,达275MPa。添加Sc后约提高70%,达320MPa,比6061合金提高了45MPa,延伸率分别达为23.2%和21.1%。随后的固溶处理材料性能进一步提高,抗拉强度分别达到340MPa和361MPa。再对挤压后的材料直接进行时效处理,两种合金的强度又提升,达到352MPa和380MPa。最后采用最佳热处理工艺处理后,材料的强度达到最大值,分别为390MPa和420MPa,比铸态抗拉强度分别提高198%和124%。研究表明,添加0.2wt.%的Sc元素再通过挤压变形和热处理后,材料的力学性能显著提高,组织改善。Sc元素在铝合金中以A13Sc形式存在,时效阶段析出,弥散分布在晶粒内,与Al完全共格,001Al3Sc//001Al, {001}Al3Sc//{001}Al,β"相b轴方向与A1共格,即[010]p,,//[010]Al。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21

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