高強韌Al-Cu合金的制備、組織和性能.pdf

1、鋁銅系合金是典型的高強高韌鋁合金，由于其具有較高的強度、很好的延展性和塑性等良好的綜合力學(xué)性能，廣泛的應(yīng)用在航天航空和汽車制造領(lǐng)域。隨著鋁合金新型號指標(biāo)的不斷提高，目前的鋁銅合金已經(jīng)無法滿足應(yīng)用需求，所以開發(fā)新的高強高韌鋁合金便顯得尤為重要。論文首先通過分析各合金元素對鋁合金組織和性能的影響，設(shè)計了Al-Cu合金的化學(xué)成分范圍，然后對設(shè)計成分的Al-Cu合金進行熔煉、精煉除氣和鑄造成型。通過光學(xué)金相顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)

2、、掃描電鏡(SEM)、洛氏硬度計和萬能試驗機等分析測試設(shè)備，研究了Al5Ti1B中間合金加入量對Al-Cu合金的組織和力學(xué)性能的影響，確定了適于設(shè)計成分的最佳 Al5Ti1B加入量。然后對添加最佳含量Al5Ti1B的Al-Cu合金進行固溶與時效處理，研究了固溶與時效處理工藝對Al-Cu合金的組織和性能的影響，確定適于含Al5Ti1B的Al-Cu合金的最佳熱處理工藝。
　　研究結(jié)果表明，對Al-Cu合金精煉3次后，進行20min的旋

3、轉(zhuǎn)噴吹除氣，可以得到致密的顯微組織。Al-Cu合金的鑄態(tài)組織主要由α(Al)、θ(Al2Cu)和Al3Ti相組成，A15Ti1B對Al-Cu合金的晶粒有顯著的細(xì)化效果，但存在細(xì)化極限現(xiàn)象。對于Al-5Cu和Al-6Cu，當(dāng)A15Ti1B加入量小于0.6wt.％時，隨著A15TiB加入量的增加，晶粒尺寸減小，但當(dāng)A15Ti1B加入量超過0.6 wt.%時，晶粒尺寸增大。A15Ti1B加入量為0.6 wt.%時的細(xì)化效果最佳，平均晶粒尺寸分

4、別約為40μm和30μm。對于Al-5.5Cu合金，A15Ti1B加入量為0.4 wt.%時的細(xì)化效果最佳，平均晶粒尺寸約為50μm。
　　對三種最佳Al5Ti1B中間合金加入量的Al-Cu合金進行固溶與時效處理，研究結(jié)果表明，固溶處理時，隨著固溶溫度的升高和固溶保溫時間的延長，合金中未溶相的數(shù)目逐漸減少，晶粒尺寸有增大趨勢；時效處理時，隨著時效溫度的升高和時效保溫時間的延長，析出相的數(shù)目逐漸增多，有聚集長大趨勢。確定了三種合金的

5、最佳固溶與時效處理工藝，Al-5Cu合金，535℃/15h固溶，175℃/12h時效；Al-5.5Cu和Al-6Cu合金，535℃/15h固溶，175℃/15h時效。
　　對三種最佳Al5Ti1B中間合金加入量的Al-Cu合金進行固溶與時效處理后，進行拉伸實驗，對比拉伸性能結(jié)果發(fā)現(xiàn)，A15Ti1B加入量為0.6wt.%的Al-6Cu合金經(jīng)535℃/15h固溶處理與175℃/15h時效處理后，合金性能最佳，抗拉強度為491MPa、延