適于液態(tài)模鍛的高強(qiáng)韌Al-Cu-Mg-Zn系合金制備及性能研究.pdf

1、為了改善目前液態(tài)模鍛成形技術(shù)用鋁合金易產(chǎn)生熱裂紋的缺陷，論文主要從優(yōu)化合金成分方面著手，設(shè)計(jì)新型合金，制備出熱裂傾向盡可能低，使合金制件最終力學(xué)性能達(dá)到：σb≥450MPa、δ≥7％、HB≥115N/mm2的液態(tài)模鍛成形技術(shù)用高強(qiáng)韌鋁合金。從而使新型合金可以用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液態(tài)模鍛成形技術(shù)用熱裂傾向較高的鋁合金，進(jìn)一步推動(dòng)液態(tài)模鍛成形技術(shù)的發(fā)展。
　　論文添加定量的Zn、Mg、Cu元素于Al-Cu系合金中，使其合金化元素總量超出傳統(tǒng)

2、的Al-Cu系合金而成為全新的Al-Cu-Mg-Zn合金，并采取單一變量法改變Zn、Mg、Cu三種主合金元素的含量，共設(shè)計(jì)出12種組分不同的新型合金。采用2024合金為基體，經(jīng)過(guò)合金熔煉和統(tǒng)一工藝參數(shù)的液態(tài)模鍛成形技術(shù)制備新型合金柱體制件。
　　運(yùn)用約束棒模具測(cè)試新型優(yōu)化合金的熱裂傾向的相對(duì)大小，并與7075合金和2024合金的熱裂傾向示數(shù)(HCS)大小進(jìn)行比較。結(jié)果表明：7075合金和2024合金的HCS分別為68和64，而新型

3、合金中有10種合金的HCS均低于64。三種主合金元素對(duì)合金熱裂傾向性的影響中，含Cu元素的質(zhì)量百分比對(duì)合金熱裂傾向性影響最大，且含Cu元素為5.0%時(shí)，合金的熱裂傾向性最低，為40。
　　運(yùn)用拉伸試驗(yàn)、硬度測(cè)試及TEM、SEM、XRD和OM等合金顯微組織分析手段進(jìn)行合金力學(xué)性能及顯微組織觀察。選擇出各種性能最優(yōu)的8＃(Al-5Cu-4.5Mg-2.5Zn)合金，未熱處理合金制件性能分別達(dá)到：σb=327MPa、δ=2.7%、HB=

4、107N/mm2、HCS=40。同樣，也是Cu元素的含量對(duì)合金的各項(xiàng)力學(xué)性能影響最大。
　　通過(guò)試驗(yàn)探究8＃(Al-5Cu-4.5Mg-2.5Zn)合金普通熱處理工藝的最佳工藝參數(shù)，進(jìn)一步發(fā)掘新型合金的力學(xué)性能。本文研究的熱處理工藝的最優(yōu)參數(shù)為：470℃×24h均勻化處理+495℃×4.5h固溶處理+200℃×18h時(shí)效處理，在此工藝參數(shù)的熱處理制件的組織由G.P區(qū)、晶界無(wú)沉淀析出帶和殘留在晶界處的S(Al2CuMg)相組成，其最