不同Cu、Mg元素含量及Cu-Mg對Al-Cu-Mg-Ag合金力學性能的影響.pdf

1、在高Cu/Mg的Al-Cu-Mg合金中添加微量的Ag元素，能使合金形成一種尺寸細小、分布均勻的Ω相，從而能夠提高合金的時效硬化能力、熱穩(wěn)定性和高溫蠕變性能。本文在Al-4Cu-0.3Mg-0.4Ag耐熱鋁合金的基礎上，用傳統(tǒng)的鑄錠冶金法制備鋁合金鑄錠，制得不同Cu、Mg元素含量及Cu/Mg的鑄錠，利用硬度測試、室溫拉伸測試、高溫蠕變測試、金相顯微鏡、掃描電鏡、差熱掃描量熱(DSC)等實驗分析手段，研究不同Cu、Mg元素含量及Cu/Mg對

2、Al-Cu-Mg-Ag合金室溫及高溫性能的影響。
　　鑄態(tài)Al-Cu-Mg-Ag合金晶間存在較大的成分偏析，Cu元素主要在晶界上偏析為Al2Cu相，鑄態(tài)合金DSC曲線的三個明顯的吸熱峰分別對應著合金中Mg-Ag原子團簇的形成，Al2Cu+α-Al共晶體的熔化以及α-Al基體的熔化。鑄錠經(jīng)510℃×24h均勻化處理后，合金的枝晶偏析消除明顯，晶內(nèi)成分趨于均勻。
　　在Cu/Mg不變時，合金的室溫抗拉強度和硬度隨著Cu、Mg的含

3、量增加而大幅升高，延伸率略有下降。Cu含量不變時，合金的抗拉強度和硬度隨著Cu/Mg的升高略有下降，延伸率升高。Mg含量不變時，合金的抗拉強度和硬度隨著Cu/Mg的升高大幅升高，延伸率無明顯變化。通過對室溫拉伸斷口形貌的觀察，發(fā)現(xiàn)合金的斷裂形式為混合斷裂，隨著合金中Cu元素和Mg元素的增多，脆性斷裂增多，韌性斷裂減少，由韌性斷裂為主轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔褳橹鳌?br>　　不同成分的合金，雙級時效處理優(yōu)于單級時效處理，室溫抗拉強度最多可提高10％

4、左右。其中，Cu/Mg=8，成分為Al-6Cu-0.75Mg-0.4Ag的合金強度最高，經(jīng)175℃×2h+170℃×16h雙級時效處理后，室溫抗拉強度為514MPa，經(jīng)185℃×8h單級時效處理的室溫抗拉強度為460MPa。
　　在相同條件下，Cu/Mg=13，成分為Al-6Cu-0.45Mg-0.4Ag的合金的蠕變速率最慢，220MPa、200℃時，為6.68×107mm/s，高溫熱穩(wěn)定性最佳。蠕變速率(ε)在蠕變溫度T為160

5、～220℃、加載應力σ為220～300MPa時，蠕變本構(gòu)方程為(ε)=7.27×10-9σ6.93exp（-126800J/mol/R·T），蠕變激活能Q=126.8kJ/mol。
　　綜合實驗結(jié)果表明，Cu/Mg=13，合金的成分為Al-6Cu-0.45Mg-0.4Ag，時效處理制度為195℃×1h+170℃×8h的雙級時效，其綜合性能最好，室溫抗拉強度為499MPa，延伸率為16.47％，且能夠在180℃以下的工作環(huán)境中長時間