本文關(guān)鍵詞：Cu、RE對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。高強韌鑄造鋁合金具有比強度高、流程短、成形能力強等優(yōu)點，若以其替代普遍使用的鋼鐵結(jié)構(gòu)件，符合當今裝備制造業(yè)輕量化的趨勢，也對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試、布氏硬度測試等手段研究該合金在不同狀態(tài)下的力學(xué)性能，并對該合金的強化機理進行分析討論。 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，并對其合金化機理進行深入地分析。進行T6處理后，合金的硬度隨著Cu含量的增加而增加，室溫抗拉強度在Cu含量為5.6%時最高，達到了480MPa。合金的硬度隨著RE含量的增加逐漸降低，RE含量為0.05%時其室溫抗拉強度最高，達到了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，從而小幅提高合金的高溫抗拉強度。 分別采用單級時效和多級時效工藝，研究了含銅量為5.6%的Al-Cu-Mn合金在不同時效工藝后的微觀組織和力學(xué)性能，確立了該合金的時效處理制度，并對析出相的強化機制進行了討論與分析。在不同的時效溫度下，合金的硬度均隨時效的進行逐漸增大，但又各有特點。在120℃時效時，合金的硬度隨時效的進行一直緩慢增加，其硬度在9h時達到HBW123，隨后基本不變；在170℃、190℃時效時，合金的硬度曲線隨時效的進行會出現(xiàn)明顯的三個階段，即欠時效、峰時效、過時效，硬度的峰值分別為HBW140和HBW145。提高時效溫度，促進合金硬化速率，到達峰值的時間提前。該合金峰值時效工藝為170℃×6h，其抗拉強度達到了480MPa，伸長率為5.5%。較優(yōu)的分級時效工藝為：100℃×12h+170℃×6h，此時合金的抗拉強度仍稍低于峰值時效的抗拉強度。 該合金析出相的析出順序為：過飽和固溶體→GP區(qū)→θ'→θ"→θ(Al2Cu)，析出相隨著時效的進行逐漸長大，提高時效溫度可以促進析出相的生長。當基體中出現(xiàn)大量細小的θ'相時，通過內(nèi)應(yīng)變強化、位錯繞過及切過機制的作用使合金的強度達到峰值。

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

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