论文部分内容阅读
微合金化是提高铝合金综合性能的有效方法之一。本文采用传统的铸锭冶金法制备含Er的Al-4.5Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.4Er合金。借助硬度测试（HBS）、金相显微组织观察（OM）、X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）与能谱分析（EDS）、透射电镜观察（TEM）等分析测试手段,研究了退火制度对Al-4.5Mg-0.7Mn-0.1Zr-0.4Er合金的力学性能与微观组织的影响,深入分析了Er在合金中的存在形式、与合金元素的交互作用以及对合金的强化机理,并初步研究了实验合金的疲劳极限和平面应力断裂韧性,分析了Er对疲劳极限和平面应力断裂韧性的作用及机理。研究退火温度和时间对合金力学性能的影响,结果表明,退火温度对合金力学性能影响很大,而退火保温时间对合金力学性能影响程度小。冷轧变形量为81.3%的合金在不同温度下退火2小时,在125℃～225℃之间,强度下降缓慢,225℃～275℃之间强度急剧下降,延伸率显著上升,275℃之后强度几乎不再发生变化。结合硬度法和金相法确定了合金的再结晶起始温度为225℃,再结晶终了温度为275℃。通过实验对比研究表明,冷轧板在125℃退火1个小时,合金的综合力学性能最佳。按照国标GB/T3075-1982,测试了合金室温下的条件疲劳极限。合金板材在应力比R=0.1,循环寿命为107条件下的疲劳极限为293.6MPa。与传统的5083板材相比,实验合金的疲劳极限有了很大的提高。用扫描电镜对疲劳断口进行观察和分析,结果表明:疲劳裂纹起源于试样侧表面,因为在循环载荷作用下,该处存在应力集中,导致裂纹萌生和扩展。随着退火温度的提高,合金的疲劳寿命显著下降。按照HB5261-83,采用紧凑拉伸试样,测试了出合金板材的平面应力断裂韧性KC为51.92MPa·m1/2。对合金不同退火温度的试样进行了SEM和TEM观察。发现合金中除了α-Al基体、Al6Mn相外,合金中存在大量的Al3（Er,Zr）粒子,大小为几十纳米,这些粒子与基体成共格关系,并且弥散分布于基体中,起到了析出强化的作用。在退火过程中,这些第二相粒子并没有长大粗化,说明它们具有很好的高温稳定性。这些纳米级粒子能够强烈钉扎位错和亚结构,对晶界迁移及晶粒的长大有显著的抑制作用,阻碍了再结晶的形成。