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铝合金中Al-Zr-Cr-La多元弥散相的形成及其作用研究

2020-12-07阅读(154)

铝合金中Al-Zr-Cr-La多元弥散相的形成及其作用研究

论文摘要

传统的铝合金弥散相已难以满足对铝合金的性能要求或成本要求,因此有必要寻找新型、价廉铝化物弥散相。采用快速凝固（RS）方法可使合金元素固溶度大为提高,获得过饱和固溶体,在随后的高温条件下析出高体积分数的弥散相质点;但采用快速凝固方法制备合金成本高,工艺复杂。本文采用铸锭冶金法,通过多元合金化的途径制备合金,以期能够获得新型的、性能优良的铝化物弥散相。本文使用光学显微（OM）分析、扫描电镜（SEM）分析、X射线衍射（XRD）分析、硬度测试及拉伸性能测试等分析测试手段,研究了Al-Zr-Cr-La多元弥散相的形成其及对铝合金的作用。在铝中同时添加Cr和La,可形成Al20Cr2La弥散相,可以阻碍铝的再结晶,提高铝的强度。在铝中复合添加Zr、Cr和La,也可形成Al20Cr2La结构的弥散相,并且Zr进入Al20Cr2La相晶格中形成Al-Zr-Cr-La多元弥散相。与Al20Cr2La弥散相相比,含Zr的Al20Cr2La弥散相对铝的强化作用和再结晶的阻碍作用较大。与在铝中的作用类似,Al20Cr2La弥散相与含Zr的Al20Cr2La弥散相对Al-Mg合金均具有强化作用,并能阻碍变形态Al-Mg合金的再结晶;与Al20Cr2La弥散相相比,含Zr的Al20Cr2La弥散相对Al-Mg合金的强化和阻碍再结晶作用更大。在铸造Al-Cu合金中,复合添加0.16Zr、0.15Cr和0.13La可提高合金铸态、T6态和时效-退火态硬度及T6态拉伸强度。复合添加Zr、Cr和La,合金铸态组织中晶界和枝晶间结晶相增多;适当降低La的含量,可减少热处理后残留的未溶结晶相,在提高强度的同时保持了合金的塑性。在铸造Al-Cu-Si合金中,复合添加Zr、Cr和La,合金的T6态和时效-退火态硬度及T6态拉伸强度得到提高。单独添加La,组织中出现褐色长针状相,合金强度和延伸率下降;而复合添加Zr、Cr和La,可减少褐色针状相并使之细化,在保持合金的塑性的同时,提高了Al-Cu-Si合金的强度。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 引言
  • 1.2 铝合金中的相及其作用
  • 1.2.1 结晶相
  • 1.2.2 弥散相
  • 1.2.3 时效析出相
  • 1.3 铝合金的强化方法
  • 1.3.1 固溶强化
  • 1.3.2 细晶强化
  • 1.3.3 亚结构强化
  • 1.3.4 第二相强化
  • 1.4 铝合金中弥散相的发展评述
  • 1.4.1 铝合金中弥散相合金化的设计原则
  • 1.4.2 铝合金中弥散相的发展概况
  • 1.5 选题的意义、研究思路与研究内容
  • 第二章 实验方案和实验过程
  • 2.1 合金制备
  • 2.1.1 成分设计和配料
  • 2.1.2 熔炼、铸造及热处理
  • 2.1.3 冷锻变形
  • 2.2 检测方法
  • 2.2.1 金相观察
  • 2.2.2 扫描电镜观察
  • 2.2.3 X-ray衍射分析
  • 2.2.4 硬度测试
  • 2.2.5 拉伸性能测试
  • 第三章 铝中Al-Zr-Cr-La多元弥散相的形成及其作用
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验结果及分析
  • 3.2.1 复合添加Zr、Cr和La对纯铝均匀化态和变形态硬度的影响
  • 3.2.2 复合添加Zr、Cr和La对纯铝变形退火态硬度和再结晶行为的影响
  • 3.2.3 复合添加Zr、Cr和La对铝变形态和退火态拉伸力学性能的影响
  • 3.2.4 铝中Al-Zr-Cr-La多元弥散相的分析
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 Al-Zr-Cr-La多元弥散相对Al-Mg合金的作用
  • 4.1 引言
  • 4.2 实验结果及分析
  • 4.2.1 复合添加Zr、Cr和La对Al-Mg合金均匀化态和变形态硬度的影响
  • 4.2.2 复合添加Zr、Cr和La对Al-Mg合金变形退火态硬度和再结晶行为的影响
  • 4.2.3 复合添加Zr、Cr和La对Al-Mg合金变形态和退火态拉伸力学性能的影响
  • 4.2.4 分析讨论
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 Al-Zr-Cr-La多元弥散相对铸造Al-Cu合金的作用
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验结果及分析
  • 5.2.1 铸造Al-Cu合金T6热处理工艺制度的确定
  • 5.2.2 复合添加Zr、Cr和La对铸造Al-Cu合金组织的影响
  • 5.2.3 复合添加Zr、Cr和La对铸造Al-Cu合金T6态硬度的影响
  • 5.2.4 复合添加Zr、Cr和La对铸造Al-Cu合金时效-退火态硬度的影响
  • 5.2.5 复合添加Zr、Cr和La对铸造Al-Cu合金拉伸力学性能的影响
  • 5.2.6 分析讨论
  • 5.7 本章小节
  • 第六章 Al-Zr-Cr-La多元弥散相对铸造Al-Cu-Si合金作用
  • 6.1 引言
  • 6.2 实验结果及分析
  • 6.2.1 复合添加Zr、Cr和La对铸造Al-Cu-Si合金T6态硬度的影响
  • 6.2.2 复合添加Zr、Cr和La对铸造Al-Cu-Si合金组织的影响
  • 6.2.3 复合添加Zr、Cr和La对铸造Al-Cu-Si合金时效-退火态硬度的影响
  • 6.2.4 复合添加Zr、Cr和La对铸造Al-Cu-Si合金拉伸力学性能的影响
  • 6.2.5 分析讨论
  • 6.3 本章小结
  • 第七章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 读研期间主要的研究成果

    • 相关论文文献

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