鈉對(duì)鋁銅合金的有害作用及無(wú)鈉精煉劑的研制.pdf

1、鋁及鋁合金在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)各領(lǐng)域中起著相當(dāng)重要的作用。ZL205A是由我國(guó)研制并開(kāi)發(fā)的高強(qiáng)度鑄造鋁合金，其廣泛應(yīng)用于我國(guó)的航空航天行業(yè)。對(duì)于鋁及其合金制品，含氫量和夾雜物(Al2O3)等冶金缺陷的存在會(huì)直接或間接影響其機(jī)械性能或使用性能。所以，要想獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，必須在澆鑄前想辦法消除這些冶金缺陷，從而提高熔體的純凈度水平。使用精煉劑是提高鋁熔體純凈度水平的有效方法。對(duì)于鋁合金的精煉劑，市場(chǎng)上以含鈉精煉劑為主。對(duì)于使用ZL205A

2、的軍工企業(yè)，他們發(fā)現(xiàn)使用含鈉的精煉劑后對(duì)合金的性能造成了不利的影響。為了研究并解決這一工業(yè)問(wèn)題，我們?cè)诒菊撐闹醒芯苛蒜c在鋁銅合金中的存在形式和位置以及對(duì)合金性能的影響，另外我們還開(kāi)發(fā)了無(wú)鈉精煉劑。
　　本文以含鈉精煉劑為介質(zhì)向鋁銅合金中引入鈉，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、探針X射線顯微分析儀(EPMA)、X射線衍射儀(XRD)、高分辨透射電鏡(HRTEM)等分析手段分析了鈉在鋁銅合金中的存在形式以及存在位置。同時(shí)也研究了Na的加

3、入對(duì)合金產(chǎn)生了哪些不利的影響。本文還配制了多種無(wú)鈉精煉劑，然后通過(guò)DSC實(shí)驗(yàn)確定各個(gè)配方的熔點(diǎn)，利用減壓凝固的方法來(lái)確定其除氣除雜的效果，最后在生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)條件下配合旋轉(zhuǎn)噴吹精煉機(jī)來(lái)確定配方是否合適。最終獲得了一種專用于鋁銅合金的無(wú)鈉精煉劑。
　　本文的主要研究工作如下:
　　(1)通過(guò)熔劑將Na加入到Al-4.5wt.％Cu合金里。在電子探針顯微鏡(EPMA)下發(fā)現(xiàn)晶界有Na的存在，高分辨透射電鏡(HRTEM)下觀察到了低熔點(diǎn)

4、物質(zhì)的溶解，結(jié)合這兩點(diǎn)，推定加入的Na存在于Al-4.5wt.％Cu晶界上，并且是以單質(zhì)鈉呈薄膜態(tài)富集于晶界上。這種Na減弱了α-Al相與CuAl2相之間的結(jié)合力，使得Al-4.5wt.％Cu合金中的CuAl2相在樣品制作過(guò)程中易脫落。
　　(2)加入Na的Al-4.5wt.％Cu在T6時(shí)效后產(chǎn)生裂紋，裂紋處有Na的富集。在T6時(shí)效過(guò)程中，存在于晶界的單質(zhì)鈉熔化，成為裂紋源，在時(shí)效過(guò)程中擴(kuò)展生長(zhǎng)，最終形成裂紋。在固溶過(guò)程中，因?yàn)楸?/p>

5、膜層的液態(tài)鈉的存在，使得α-Al相與CuAl2相的互溶速度減慢，這就導(dǎo)致了時(shí)效后CuAl2相的殘留。這種殘留的CuAl2相在制樣過(guò)程中也易脫落。
　　(3)T6時(shí)效后含Na的Al-4.5wt.％Cu性能急劇下降，斷面的掃描顯微鏡照片顯示，Al-4.5wt.％Cu的斷裂方式由韌窩斷裂變?yōu)榱搜鼐嗔选?br>　　(4)所選取的配置精煉劑D的起始熔點(diǎn)為703.9℃，減壓凝固試驗(yàn)后的截面氣孔率低于1％，配合旋轉(zhuǎn)噴吹精煉機(jī)使用后合金性能有所