本文關(guān)鍵詞：微量稀土Sc對6061變形鋁合金組織和性能的影響

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【摘要】：稀土Sc元素是世界上已知的對鋁合金強(qiáng)化效果最好的金屬元素,百分之零點幾的添加量就可以顯著細(xì)化晶粒,改善力學(xué)性能。隨著云南大型Sc礦的勘探發(fā)掘,含Sc的高性能Al-Sc合金材料必將成為新一代航空航天、軍工、軌道交通、核能領(lǐng)域所使用的材料。因此開發(fā)新型Al-Sc合金材料具有深遠(yuǎn)意義。本論文采用熔煉鑄造工藝,在6061變形鋁合金基礎(chǔ)上微量添加稀土Sc元素,制備鑄態(tài)合金材料。確定了最佳稀土元素添加量,并研究了合金組織性能變化。隨后通過優(yōu)化熱處理工藝,確定最佳固溶和時效工藝,節(jié)省了人工成本。最后通過熱擠壓成形工藝,分析檢測擠壓后不同狀態(tài)的合金顯微組織與力學(xué)性能變化規(guī)律。并結(jié)合SEM.TEM等實驗儀器分析微觀組織結(jié)構(gòu),研究了Sc元素在6061合金中的存在形式和作用機(jī)理,并且分析了稀土Sc對6061合金主要強(qiáng)化相(p”相)的影響。結(jié)果表明鑄態(tài)合金中添加0.2wt.%的Sc元素,可以顯著提高材料抗拉強(qiáng)度,從131MPa提高到188MPa,約提高43%,延伸率達(dá)8%。晶粒明顯細(xì)化,從90μm減小到101μm。再通過對6061合金和含Sc量0.2wt.%的合金進(jìn)行熱處理工藝優(yōu)化,選擇最佳固溶溫度為570℃,保溫1h,最佳時效溫度185℃,保溫5h。通過擠壓成形工藝處理,材料的抗拉強(qiáng)度明顯提升,6061合金比鑄態(tài)合金提高約110%,達(dá)275MPa。添加Sc后約提高70%,達(dá)320MPa,比6061合金提高了45MPa,延伸率分別達(dá)為23.2%和21.1%。隨后的固溶處理材料性能進(jìn)一步提高,抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到340MPa和361MPa。再對擠壓后的材料直接進(jìn)行時效處理,兩種合金的強(qiáng)度又提升,達(dá)到352MPa和380MPa。最后采用最佳熱處理工藝處理后,材料的強(qiáng)度達(dá)到最大值,分別為390MPa和420MPa,比鑄態(tài)抗拉強(qiáng)度分別提高198%和124%。研究表明,添加0.2wt.%的Sc元素再通過擠壓變形和熱處理后,材料的力學(xué)性能顯著提高,組織改善。Sc元素在鋁合金中以A13Sc形式存在,時效階段析出,彌散分布在晶粒內(nèi),與Al完全共格,001Al3Sc//001Al, {001}Al3Sc//{001}Al,β"相b軸方向與A1共格,即[010]p,,//[010]Al。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21

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本文編號：1281065