微量稀土Sc對(duì)6061變形鋁合金組織和性能的影響.pdf

1、稀土Sc元素是世界上已知的對(duì)鋁合金強(qiáng)化效果最好的金屬元素，百分之零點(diǎn)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(kāi)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

2、過(guò)優(yōu)化熱處理工藝，確定最佳固溶和時(shí)效工藝，節(jié)省了人工成本。最后通過(guò)熱擠壓成形工藝，分析檢測(cè)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(shí)驗(yàn)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(duì)6061合金主要強(qiáng)化相（β"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)

3、8％。晶粒明顯細(xì)化，從90μm減小到10μm。再通過(guò)對(duì)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(shí)效溫度185℃，保溫5h。通過(guò)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

4、別達(dá)到340MPa和361MPa。再對(duì)擠壓后的材料直接進(jìn)行時(shí)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(guò)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Al3Sc形式存在，時(shí)效階段析出，彌散分布在晶粒內(nèi)，與Al完全共格，即<