稀土和鎳對Al-Zn-Mg-Cu高強度鋁合金組織和性能的影響.pdf

1、鋁具有儲量大、密度小、比強度高、導電性好等諸多特點，使鋁及其合金不但在航空、航天、艦船等軍事工業(yè)，而且在建材、家電、電信和電力電纜等民用工業(yè)中占有重要地位，起著日益重要的作用。尤其是近100多年來，由于航空航天、艦船等軍事工業(yè)激烈競爭的需要，汽車摩托車工業(yè)、建材工業(yè)的發(fā)展、鑄造和壓延技術及設備的進步以及鋁合金所具有的優(yōu)勢，使鋁合金成為20世紀發(fā)展的最快、使用量最多的非鐵合金材料。當今的能源緊張、環(huán)境保護等全球性問題也對鋁合金的發(fā)展和應用

2、提出越來越高的要求。 以7xxx為代號的Al-Zn-Mg-Cu系形變超高強鋁合金，具有高的比強度和剛度、易加工、較好的耐腐蝕性能和較高的斷裂韌性等優(yōu)點，廣泛應用于航空和航天領域。7A04．鋁合金是超高強度鋁合金中相當成熟、使用較久和較廣的一種形變鋁合金。該合金的特點：強度高，熱處理強化效果好，退火和新淬火狀態(tài)下塑性中等；其缺點是組織穩(wěn)定性不好、低頻疲勞強度低、有應力腐蝕開裂傾向。 本文著眼于當今超高強鋁合金發(fā)展趨勢，以7

3、A04鋁合金為參照，以Ni和稀土(RE)為添加合金元素，采用坩鍋爐熔煉，借助金相分析、X-射線衍射分析、掃描電子顯微鏡分析以及力學性能測試等分析手段，詳細研究了不同含量RE和Ni對鑄造Al-Zn-Mg-Cu鋁合金微觀組織和相關力學性能的影響機理，尋求最佳的合金元素加入量和適宜的生產(chǎn)工藝，為超高強鋁合金特別是鑄造高強度鋁合金的發(fā)展提供理論依據(jù)。 在不含RE或RE含量較低時，晶粒和晶界共晶化合物粗大，當RE含量在1.0％時，晶粒明顯

4、變得細小，晶界上粗大的共晶化合物基本消失，晶界變得干凈，并且晶內(nèi)化合物也隨RE含量的升高而變得細小。論證了RE在Al-Zn-Mg-Cu鋁合金中起到良好的變質(zhì)、除氣精煉以及合金化的作用。 鑄造Al-Zn-Mg-Cu高強度鋁合金在鑄態(tài)下其強度基本隨Ni的含量在0～1％范圍內(nèi)上升而升高，在經(jīng)過T5熱處理后，強度和伸長率在Ni含量為0.25％(wt)時達到最高值。證明鑄造Al-Zn-Mg-Cu高強度鋁合金在Ni含量為0.25％時具有良好

5、的時效硬化效果。檢測分析顯示在此含量下Ni的存在形式主要是AlNi和A<,17>Cu<,4>Ni相；而當Ni含量較高是，生成的大條塊狀新相AlNi<,3>大大降低合金性能。 RE和Ni在鑄造鋁合金Al-6.5Zn-2.6Mg-1.8Cu-0.4Mn中的最佳加入量為1％(wt)和0.25％(wt)，在此含量下鑄態(tài)強度和伸長率分別為178MPa和0.3％，經(jīng)過T5熱處理后合金最高拉伸強度可達402MPa，同時伸長率也達到最大值3.3