稀土元素Er在1420鋁鋰合金中的作用機理研究.pdf

1、本文圍繞Er的微合金化作用問題，以1420和1420+Er合金為研究對象，采用拉伸力學性能測試、硬度測試、慢應變速率法(SSRT)等測試手段，研究了不同Er含量對1420合金時效過程動力學、不同狀態(tài)下的力學性能、力學性能各向異性和應力腐蝕開裂(SCC)的影響；借助金相組織觀察、X射線衍射分析、掃描電鏡與能譜分析、透射電鏡、電子背散射成像法(EBSD)、差示掃描量熱法(DSC)、小角X射線散射(SAXS)、晶間腐蝕和電化學腐蝕等技術手段，

2、分析研究了不同含量Er對1420合金的細化作用及其機理，探究了Er對合金宏觀性能影響的內(nèi)在機理。結果如下： Er對1420合金的晶粒細化行為表現(xiàn)為：當Er添加量低于0.2wt.％時，對合金晶粒沒有明顯影響，當Er添加量超過0.2wt.％時，合金晶粒產(chǎn)生明顯細化，而且隨著Er添加量的增加，細化效果更加顯著；Er對1420合金的細化機理可以用共晶理論和粒子理論來描述。共晶理論如下：由于共晶反應L→α-Al+Al3Er的溫度較1420

3、合金液相線高，因此α-Al在到達合金液相線之前即可通過上述共晶反應析出，當熔體溫度降到液相線時，Al原子將在預先形成的α-Al晶核上直接生長而不需要過冷，使合金晶粒得到顯著細化；粒子理論為：熔體中存在與α-Al基體具有良好界面匹配性的初生Al3Er粒子，在合金結晶時，Al3Er粒子可作為非均質(zhì)形核核心，提高形核率，從而有效細化晶粒。 Er能夠顯著提高1420合金的強度，Er含量越高，合金強度提高幅度越大。當Er含量不超過0.2w

4、t.％時，合金強度隨著Er含量的增加變化較為明顯，當Er含量大于0.2wt.％時，合金強度隨著Er含量的增加變化較為緩慢。Er對1420合金的強化程度和作用機理隨著熱處理狀態(tài)的不同而不同，Er對固溶態(tài)合金的強化主要來自合金元素Mg固溶度的增加而產(chǎn)生的固溶強化和細化后的亞晶和晶粒產(chǎn)生的細晶強化；Er對時效態(tài)合金的強化主要是Er能夠促進強化相δ′的析出與長大，進而提高δ′相的有序強化程度。 Er加入到1420合金中，能夠縮短峰值時效

5、時間，提高合金的時效強化效果；促進主要強化相δ′的析出和長大，降低δ′相的析出激活能和長大激活能，而對其溶解激活能不產(chǎn)生明顯影響；Er能夠促進Al2MgLi相的形成，改善Al2MgLi相的分布，寬化晶界無沉淀析出帶δ′-PFZ；Er對強化相δ′時效動力學的影響與Er增大基體鋁的晶格畸變和促進Mg在α-Al中的固溶相關。 不同Er含量可不同程度地增強1420合金板材力學性能各向異性。當Er含量低于0.1wt..％時，Er能較大幅度

6、增強合金各向異性，當Er含量超過0.1wt.％時，隨著Er含量增加，合金各向異性趨于緩慢增加。Er增強1420合金板材力學性能各向異性的主要原因是降低了合金層錯能，加強了變形織構B{011}〈211〉，增大δ′相的尺寸、提高δ′相的體積分數(shù)，使滑移面軟化加劇。 1420合金中加入0.2wt.％Er后，抗應力腐蝕能力得到提高，其原因在于：Er的添加促進了合金中陽極相Al2MgLi的析出，改善Al2MgLi相的分布狀態(tài)。正是由于Al