【摘要】：采用金相顯微鏡、掃描電鏡、布維硬度計(jì)以及萬能試驗(yàn)機(jī),研究固溶處理溫度(520~560℃)對(duì)Al-3.0Si-0.45Mg-0.45Cu-0.15Ti-0.2Sc合金顯微組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,在不同的固溶溫度下保溫6 h固溶水淬,再經(jīng)160℃時(shí)效4 h后合金的拉伸強(qiáng)度、伸長率及硬度都不同程度的呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。在540℃固溶時(shí)合金的拉伸強(qiáng)度、伸長率及硬度分別達(dá)到305.6 MPa、14.6%和106.2 HBS,表現(xiàn)出最佳的綜合力學(xué)性能。
【圖文】：

HotWorkingTechnology2015,Vol.44,No.24100μm(e)550℃(f)560℃(c)530℃(d)540℃(a)鑄態(tài)(b)520℃圖1合金在不同溫度下固溶處理6h后的顯微組織Fig.1Microstructureofalloysolution-treatedatdifferenttemperaturesfor6h100μm100μm100μm100μm100μm1.2實(shí)驗(yàn)方法以工業(yè)高純Al(99.99%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、Al-2.02%Sc中間合金、Al-21.54%Si中間合金、Al-50.38%Mg中間合金、Al-39.97%Cu中間合金和Al-3.93%Ti中間合金為實(shí)驗(yàn)原料，在SG2-5-10石墨坩堝電阻爐中熔煉，熔煉溫度720～750℃，熔煉采用專用覆蓋劑覆蓋，六氯乙烷(C2Cl6)精煉除氣。采用金屬型模具澆注，澆注溫度700～715℃，制備了Al-3.0Si-0.45Mg-0.45Cu-0.15Ti-0.2Sc合金。實(shí)驗(yàn)合金分別在不同固溶溫度(520、530、540、550和560℃)保溫6h后水淬，水溫60～90℃，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間小于20s。鑄態(tài)和不同固溶處理溫度后的組織在MR5000金相顯微鏡下觀察和分析，樣品采用0.5%HF腐蝕液侵蝕。拉伸試棒由金屬型模具澆注制得，將經(jīng)過不同固溶處理溫度及隨后時(shí)效處理(160℃保溫4h)的拉伸試棒在萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸，拉伸速度2mm/min。拉伸試樣斷口形貌采用JSM-6490LV鎢燈絲掃描電鏡進(jìn)行觀察。硬度通過HBV-30A布維硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)試。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析2.1固溶溫度對(duì)合金組織的影響圖1為Al-3.0Si-0.45Mg-0.45Cu-0.15Ti-0.2Sc合金的鑄態(tài)組織和在不同溫度下固溶處理6h后的顯微組織。由圖1(a)可看出，含Sc合金鑄態(tài)組織樹枝晶幾乎消失，晶粒趨向于等軸狀。由文獻(xiàn)[9]可知，Sc在鋁合金形成彌散細(xì)小的析出相Al3Sc，成為良好的非均質(zhì)晶核，起到顯著的細(xì)化效果，且Sc和Ti聯(lián)合作用細(xì)化作用更加明顯。共晶Si也沿著晶界呈均勻連續(xù)分布，這是因?yàn)镾c的添加可改善共晶Si的形貌[10]

《熱加工工藝》2015年12月第44卷第24期圖2不同固溶溫度下合金抗拉強(qiáng)度及斷后伸長率Fig.2Tensilepropertiesofalloysolution-treatedatdifferenttemperatures11010510095908580520530540550560固溶溫度/℃硬度(HBS)圖3不同固溶溫度下合金的硬度Fig.3Hardnessofalloysolution-treatedatdifferenttemperatures82.295.5106.293.388.4Sc、Cu等元素在α-Al基體中的擴(kuò)散與溶解。固溶處理可以在較高的單相區(qū)溫度下固溶分解這些元素，而急速淬火能形成含有這些元素的過飽和固溶體，在隨后的時(shí)效過程中，這些第二相會(huì)從固溶體以彌散細(xì)小的質(zhì)點(diǎn)形式析出，從而提高合金的強(qiáng)度[12-13]。本合金Si含量較高，Si元素在α-Al固溶體中的溶解有限，固溶處理后會(huì)在合金基體中析出一些過剩的Si相粒子(由圖1可看出)。隨固溶溫度的升高，Si相發(fā)生了較大的變化，圓整度上升，縱橫比減小，Si顆粒形貌改善，有助于抗拉強(qiáng)度的提高，但固溶溫度進(jìn)一步提高，Si相長大粗化，其形貌開始惡化，不利于強(qiáng)度的提升，這與圖2中合金抗拉強(qiáng)度的變化趨勢(shì)是一致的。固溶處理溫度的變化對(duì)本合金塑性的影響較為顯著。當(dāng)固溶處理溫度在520～540℃變化時(shí)，合金斷后伸長率從10.6%上升到14.6%，，塑性明顯提高。當(dāng)固溶溫度高于540℃時(shí)，合金斷后伸長率明顯下降，表明合金塑性開始變差。這是因?yàn)�，本�?shí)驗(yàn)合金的塑性與硬脆相Si相的尺寸大孝球化程度緊密相連，在外力的作用下，Si相形貌越好，與基體的協(xié)調(diào)變形性也越好，阻止裂紋萌生、擴(kuò)展的阻力也會(huì)隨之增強(qiáng)，從而使合金的塑性提高。當(dāng)合金的固溶處理溫度繼續(xù)升高時(shí)，硬脆相Si顆粒將會(huì)加快長大聚集而不斷粗化，Si顆粒的形貌變得惡化而降低合金的塑性。所以在520～560℃固溶時(shí)，合金

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