AL-ZR-Yb(Er)合金的組織性能研究.pdf

1、本課題采用鑄錠冶金法制備了工業(yè)純鋁、Al-0.2Yb、Al-0.2Zr、Al-0.2Zr-0.2Yb、 Al-0.3Zr-0.2Yb、 Al-0.2Er、 Al-0.2Zr-0.2Er和Al-0.3Zr-0.2Er等合金。采用金相組織觀察(OM)、掃描電鏡觀察(SEM)、透射電鏡觀察(TEM)、高分辨透射電鏡觀察(HREM)和掃描透射電鏡(STEM)觀察等組織分析技術(shù)以及顯微硬度儀、MTS拉伸儀和電導(dǎo)率測(cè)試儀等性能測(cè)試手段，研究了10種

2、實(shí)驗(yàn)合金在不同狀態(tài)（析出退火態(tài)、冷軋態(tài)、再結(jié)晶退火態(tài)）下的微觀組織和性能，分析討論了Zr與Yb的復(fù)合微合金化及Zr與Er的復(fù)合微合金化的作用機(jī)制。得到主要結(jié)論如下:
　　(1)在400℃退火，復(fù)合微合金化的鑄態(tài)Al-0.2Zr-0.2Yb合金的退火峰值硬度達(dá)到480MPa，高于單一微合金化Zr或Yb的強(qiáng)化之和。Al-0.2Zr-0.2Yb合金在析出退火時(shí)生成了彌散的納米級(jí)的殼核結(jié)構(gòu)的Al3(Yb，Zr)析出相，析出相核心富集Yb原

3、子，外層富集Zr原子。
　　(2) Al3(Yb，Zr)粒子的殼核結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化作用和耐粗化性能得益于Zr、Yb的協(xié)同作用，擴(kuò)散速率較大的Yb促進(jìn)了Al-Zr固溶體的分解，Zr富集在Yb相外圍，抑制了相的粗化。稀土Yb元素可以改變鋁合金中含F(xiàn)e相的形貌和分布。經(jīng)過(guò)620℃固溶再時(shí)效的Al-0.2Zr-0.2Yb合金生成了粗大的Al(Yb，Zr)粒子。
　　(3) Al-0.2Zr-0.2Yb合金冷軋板材的抗拉強(qiáng)度為180MPa，

4、比工業(yè)純鋁提高了49 MPa; Al-0.2Zr-0.2Yb和Al-0.3Zr-0.2Yb合金表現(xiàn)出較好的長(zhǎng)時(shí)耐熱性能。Al-0.2Zr-0.2Yb合金再結(jié)晶終了溫度為470℃，而Al-0.2Yb合金再結(jié)晶溫度為360℃，彌散、熱穩(wěn)定好的Al3(Yb，Zr)粒子可以有效釘扎位錯(cuò)和晶界，提高合金再結(jié)晶溫度;Al-0.2Zr-0.2Yb合金的再結(jié)晶形核機(jī)制屬于亞晶粒聚合、粗化的形核機(jī)制。
　　(4) Zr與Er在鋁合金中具有復(fù)合微合金

5、化的作用，鑄態(tài)Al-0.2Zr-0.2Er合金在400℃退火的峰值硬度為440MPa，大于兩者單獨(dú)添加產(chǎn)生的強(qiáng)化作用之和;Al-0.2Zr-0.2Er合金生成了彌散的，內(nèi)層富集Er元素外殼富含Zr元素的Al3(Er,Zr)相，且Al3(Er, Zr)相的粗化時(shí)間指數(shù)明顯小于Al3Er相的。
　　(5)冷軋板材Al-0.3Zr-0.2Er合金的抗拉強(qiáng)度為178MPa，Al-0.2Zr-0.2Er和Al-0.3Zr-0.2Er合金表現(xiàn)