微合金化對al-cu-mg基耐熱鋁合金的顯微組織和力學(xué)性能的影響

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文微合金化對Al—CuMg基耐熱鋁合金的顯微組織和力學(xué)性能的影響摘要傳統(tǒng)的A1CuMg系耐熱鋁合金(如2618，2219系)已被廣泛應(yīng)用于航空航天工業(yè)等領(lǐng)域，但其使用溫度不超過200℃，難以滿足新一代高速飛行器、推進(jìn)器等結(jié)構(gòu)部件的要求。目前，國內(nèi)外已采用粉末冶會法(包括快速凝固、噴射沉積)研制了A1FeVSi系耐熱鋁合金，具有較好的高溫性能，但加工性能、制備工藝等仍有待于改善。本文擬采用鑄錠冶金(鑄造形變熱處理)工

2、藝，通過微合金化的途徑提高傳統(tǒng)A1CuMg系合金的力學(xué)性能，以其接近于粉末冶金耐熱鋁合金。本文以A1CuMg三元合金為基礎(chǔ)，采用維氏硬度(HV)、拉伸性能測試、光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針(EPMA)、差熱分析(DSC)及透射電子顯微鏡(TEM)等分析手段，研究了Cu、Mg、Ag、Ti及稀土(o對合金的顯微組織與力學(xué)性能的影響，并探討了微合金化的機(jī)制。在／。1CuMg合會中添加微量Ag，經(jīng)

3、過固溶淬火并時效處理后，合金的抗拉強(qiáng)度(ob)得到較大的提高。含Ag合金的室溫強(qiáng)度和高溫性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的2618及2219系耐熱鋁合金。Ag的微合金化一定程度上抑制了基體合金中GP區(qū)的析出，改變了合金的人工時效過程，合金的強(qiáng)化析出相由片狀Q相和少量的臼7相組成。由fnAg、Mg及淬火空位之間的強(qiáng)烈相互作用，使Q相在基體的111)口面上形核。Q相與基體共格，其位向關(guān)系為：00lQ／／111)口：[olo]Q／／[101】口及[1001Q

4、／／[1i11口。在300℃以下保溫處理時，Q相的熱穩(wěn)定性高于p7相：超過此溫度后，Q相變得亞穩(wěn)定，并最終轉(zhuǎn)變?yōu)槲?。含Ag的趟一CuMg合金的人工時效過程可表示為：口。、一Q口7(少量)一Q專9。增加Cu、Mg含量，可以提高含Ag的AlCu—Mg合會的強(qiáng)度，促進(jìn)Q相的析出。少量Ti的添加，影響了A1CuMgAg合金的顯微組織與力學(xué)性能。添加025ANINVESTIGATIoNoFTHEMICROALLoYINGEFFECTSONTHE

5、MICRoSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOFAI—CuMgBASEDHEATRESISTANTALUMINUMALLOYSABSTRACTTheconventionalA1一CuMgbasedheatresistantalloyssuchas2618AIand2219A1seriesarewidelyusedforaeronauticandastronauticindustriesTheyareA1一C

6、uMgbasedandprocessedbyingotmetallurgy(IM)(castingplusthermechanicaltreatment)Howeverthesealloyscan’tmeettherequirementforthestructuralpartsofnewgenerationhighspeedaircraftsandthrusterswheretheworkingtemperatureisover200“

7、CRecently，Al—Fe—VSialloyshavebeendevelopedbypowdermetallurgy(PM)includingrapidsolidificationandspraydepositionandshowntohaveenhancedheatresistanceNevertheless，itisnecessarytoimprovethemachinabilitypropertystabilityandpro

8、cessingtechnologyofsuchalloysInthepresentwork，itisattemptedtoimprovethemechanicalpropertiesoftheIMAICuMgbasedalloystothelevelofPMAIFe—vSialloysbymicroalloyingThepresentworkinvestigatedtheeffectsofthesmalladditionsofAg，Cu

9、，Mg，TiandrareearthCeonthemicrostructureandmechanicalpropertiesofAI—CuMgbasedalloys。Variousexperimentaltechniqueswereemployed，suchasVickershardnesstest，tensiletest，opticalmicroscopy(OM)，X—raydiffraction(XRD)，scanningelect

10、ronmicroscopy(SEM)，electronprobemicroanalyses(EPMA)，differentialscanningcalorimetry(DSC)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM)WiththeadditionofminorAg，thetensilestrengthofanAI—CuMgalloyisincreasednotablyaftersolidsolutio

11、nandagingtreatmentTheroomtemperaturestrengthandheatresistantcapabilityofthealloyscontainingAgaresuperiortothosefortheconventional2618A1and2219A1alloysTheAgmicroalloyingsuppresses，tosomeextent，theprecipitationofGPzone，and