本文關(guān)鍵詞：Cu、RE對(duì)Al-Cu-Mn鑄造鋁合金微觀組織及力學(xué)性能的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《鄭州大學(xué)》 2014年

Cu、RE對(duì)Al-Cu-Mn鑄造鋁合金微觀組織及力學(xué)性能的影響

李浩  

【摘要】：隨著航空航天、交通運(yùn)輸、建筑等領(lǐng)域的發(fā)展，降低結(jié)構(gòu)件重量的要求日益迫切。高強(qiáng)韌鑄造鋁合金具有比強(qiáng)度高、流程短、成形能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，若以其替代普遍使用的鋼鐵結(jié)構(gòu)件，符合當(dāng)今裝備制造業(yè)輕量化的趨勢(shì)，也對(duì)鑄造鋁合金的性能也提出了更高要求。 Al-Cu-Mn系合金是目前強(qiáng)韌性最好的鑄造鋁合金,但一般需使用純度大于99.95%的高純鋁，生產(chǎn)成本較高，文中的Al-Cu-Mn合金均采用純度為99.7%的普通純鋁制備。本文利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡觀察Al-Cu-Mn高強(qiáng)鑄造鋁合金在不同熱處理狀態(tài)下的顯微組織，采用室溫及高溫拉伸測(cè)試、布氏硬度測(cè)試等手段研究該合金在不同狀態(tài)下的力學(xué)性能，并對(duì)該合金的強(qiáng)化機(jī)理進(jìn)行分析討論。 根據(jù)Al-Cu-Mn合金鑄態(tài)合金樣品差示掃描量熱分析（DSC）曲線分析結(jié)果及不同溫度固溶處理工藝后的合金組織，確定其固溶處理的溫度范圍為530~535℃。 制備不同Cu、RE含量的合金，研究Cu、RE含量對(duì)Al-Cu-Mn合金微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，優(yōu)化Al-Cu-Mn合金中Cu、RE的含量，并對(duì)其合金化機(jī)理進(jìn)行深入地分析。進(jìn)行T6處理后，合金的硬度隨著Cu含量的增加而增加，室溫抗拉強(qiáng)度在Cu含量為5.6%時(shí)最高，達(dá)到了480MPa。合金的硬度隨著RE含量的增加逐漸降低，RE含量為0.05%時(shí)其室溫抗拉強(qiáng)度最高，達(dá)到了479MPa。過量的Cu、RE元素因不能溶解于基體而殘留在晶界附近，不利于合金室溫抗拉強(qiáng)度的提高，但在高溫環(huán)境下可以阻礙合金基體變形和晶界的滑動(dòng)，從而小幅提高合金的高溫抗拉強(qiáng)度。 分別采用單級(jí)時(shí)效和多級(jí)時(shí)效工藝，研究了含銅量為5.6%的Al-Cu-Mn合金在不同時(shí)效工藝后的微觀組織和力學(xué)性能，確立了該合金的時(shí)效處理制度，并對(duì)析出相的強(qiáng)化機(jī)制進(jìn)行了討論與分析。在不同的時(shí)效溫度下，合金的硬度均隨時(shí)效的進(jìn)行逐漸增大，但又各有特點(diǎn)。在120℃時(shí)效時(shí)，合金的硬度隨時(shí)效的進(jìn)行一直緩慢增加，其硬度在9h時(shí)達(dá)到HBW123，隨后基本不變；在170℃、190℃時(shí)效時(shí)，合金的硬度曲線隨時(shí)效的進(jìn)行會(huì)出現(xiàn)明顯的三個(gè)階段，即欠時(shí)效、峰時(shí)效、過時(shí)效，硬度的峰值分別為HBW140和HBW145。提高時(shí)效溫度，促進(jìn)合金硬化速率，到達(dá)峰值的時(shí)間提前。該合金峰值時(shí)效工藝為170℃×6h，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到了480MPa，伸長(zhǎng)率為5.5%。較優(yōu)的分級(jí)時(shí)效工藝為：100℃×12h+170℃×6h，此時(shí)合金的抗拉強(qiáng)度仍稍低于峰值時(shí)效的抗拉強(qiáng)度。 該合金析出相的析出順序?yàn)椋哼^飽和固溶體→GP區(qū)→θ'→θ"→θ(Al2Cu)，析出相隨著時(shí)效的進(jìn)行逐漸長(zhǎng)大，提高時(shí)效溫度可以促進(jìn)析出相的生長(zhǎng)。當(dāng)基體中出現(xiàn)大量細(xì)小的θ'相時(shí)，通過內(nèi)應(yīng)變強(qiáng)化、位錯(cuò)繞過及切過機(jī)制的作用使合金的強(qiáng)度達(dá)到峰值。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG146.21
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