论文部分内容阅读
随着铝制散热器逐渐向着轻量化、小型化、高性能化发展,对于散热器用Al-Mn合金的室温及中高温性能的要求也不断提高。如何在进一步提高Al-Mn合金的力学性能和热稳定性的基础上降低生产成本,成为当前散热器领域的研究热点。合金化及合适的铸锭热处理制度是提高耐热铝合金组织稳定性及耐热性能的重要途径。固溶于基体中的Mg原子具有固溶强化作用,而Fe和Si能够促进含Mn过饱和固溶体的分解,促进析出大量弥散相粒子而引起弥散强化。本论文系统研究了 Fe和Si含量对Al-1.00Mn-0.85Mg-0.11Ni-(0.26~0.66)Fe-(0.16~0.87)Si 合金铸锭显微组织、合金板材显微组织、合金板材室温及中高温力学性能的影响,同时研究了热轧前铸锭热处理制度(375℃×24 h预处理后热轧、6000℃×24 h均匀化后热轧和无均匀化直接热轧)对Al-1.00Mn-0.85Mg-0.1 1Ni-(0.26~0.66)Fe-(0.16~0.87)Si 合金铸锭显微组织、合金板材显微组织、室温和高温力学性能的影响规律,为开发出低成本、综合力学性能优异的新型耐热Al-Mn合金板材提供实验数据。得到的主要结论如下:(1)Al-1.00Mn-0.85Mg-0.11Ni-(0.26~0.66)Fe-(0.16~0.87)Si 合金铸锭中主要存在Al6(MnFe)相、Al12(MnFe)3Si 相、Mg2Si 相、AlFeNi 相和 AlMnFeSiNi 五种合金相;Fe、Si含量增加,合金铸态组织中结晶相体积分数逐渐增大,合金铸态晶粒逐渐细化。(2)Fe 对 Al-1.00Mn-0.85Mg-0.33Si-0.11Ni-(0.26~0.66)Fe 合金退火板晶粒具有细化作用。合金铸锭经600℃×24 h均匀化后热轧再经退火处理后晶粒呈细小等轴状,晶粒尺寸由26 μm细化至19μm;合金铸锭经375℃×24 h预处理后热轧和无均匀化退火直接热轧制备的板材再经退火处理后合金板材纵断面晶粒呈椭球状,椭球长轴沿轧向,Fe含量由0.26%增加至0.66%,椭球状晶粒长轴由236 μm和190 μm分别细化至150 μm和 109 μm。(3)Si 对 Al-1.00Mn-0.85Mg-0.65Fe-0.11Ni-(0.16~0.87)Si 合金退火板晶粒尺寸无明显影响。合金铸锭经600℃×24 h均匀化后热轧板再经退火处理后晶粒呈细小等轴状,晶粒尺寸在33~41 μm之间;合金铸锭经375℃×24 h预处理后热轧和无均匀化处理直接热轧制备的板材再经退火处理后板材纵断面晶粒呈椭球状,椭球长轴沿轧向,Si含量由0.16%增加至0.87%,椭球状晶粒长轴分别在58~65μm之间和55~63 μm之间。(4)Al-1.00Mn-0.85Mg-0.1 1Ni-(0.26~0.66)Fe-(0.16~0.87)Si 合金退火板室温性能由晶界强化、Mn原子的固溶强化、第二相粒子(AlMnSi弥散相+Mg2Si析出相)强化三部分决定。Fe含量由0.26%增加至0.66%,固溶强化作用减弱,晶界强化作用增强,第二相粒子强化作用呈先增大后减小再趋于稳定的趋势;Si含量由0.16%增加至0.87%,固溶强化作用逐渐减小,而第二相粒子强化作用呈先增大后趋于稳定的趋势。(5)Al-1.00Mn-0.85Mg-0.11 Ni-(0.26~0.66)Fe-(0.16~0.87)Si 合金退火板室温屈服强度和抗拉强度随Fe含量增加均呈先增大后减小再增大的趋势,随Si含量增加均呈逐渐减小的趋势,Fe、Si含量增大对合金板材的延伸率无明显影响;优化出Al-1.00Mn-0.85Mg-0.1 1Ni-(0.26~0.66)Fe-(0.16~0.87)Si 合金板材中最佳 Fe 和 Si 含量分别为0.65%和0.16%,其相应的最佳制备工艺为:铸锭无均匀化直接热轧,热轧板经550℃×1 h退火处理后的室温屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为145 MPa、189 MPa和23%,其200~300℃高温屈服强度、抗拉强度和延伸率分别超过53 MPa、60 MPa和53%。(6)Al-1.02Mn-0.77Mg-0.11Ni-0.61Fe-0.16Si 合金板材在 200℃、250℃和 300℃热暴露时,热暴露时间从24 h延长至768 h,合金板材中过剩结晶相粒子和弥散相粒子的尺寸、数量和形态无明显变化,Mg2Si析出相粒子数量呈先减少后稳定的趋势,合金板材晶粒尺寸均呈先增大后趋于稳定的趋势。合金板材的室温屈服强度和抗拉强度无明显变化,但延伸率显著减小。(7)Al-1.02Mn-0.77Mg-0.11Ni-0.61Fe-0.16Si 合金退火板在 200℃热暴露时,随热暴露时间从24 h延长至768 h,其200℃高温屈服强度逐渐减小,抗拉强度呈先增大后减小的趋势;250℃热暴露时,随热暴露时间从24h延长至768 h,合金板材250℃高温屈服强度、抗拉强度和延伸率均呈先增大后减小的趋势,250℃热暴露72 h时合金板材的高温力学性能最佳,其高温屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为68 MPa、99 MPa和70%;300℃热暴露时,随热暴露时间从24h延长至768h,合金板材300℃高温屈服强度、抗拉强度和延伸率均呈先增大后减小的趋势,300℃热暴露72 h时合金板的高温力学性能最佳,其高温屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为60 MPa、68 MPa和89%。