论文摘要
纺织经编机铝盘头是纺织工业重要的零部件。通过前期的努力,本课题组已成功开发出一种新型铸造Al-Zn-Mg-Cu合金,能够在以铸代锻工艺下生产出满足实际应用需要的铝盘头工件。目前这种高性能铝盘头已投入市场,使用厂家反映良好；但生产过程中仍会出现较为严重的热裂缺陷,因此需进一步改善该合金的抗热裂性能。本文系统研究了钒和稀土对纺织经编机铝盘头合金（铸造Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金）显微组织、热裂倾向性和力学性能的影响规律。为了更好地揭示钒和稀土对铸造Al-Zn-Mg-Cu合金热裂倾向的影响机制及合金热裂形成机理,同时研究了钒和稀土对典型铸造Al-7.0Zn-2.5Mg-1.0Cu合金显微组织和热裂倾向性的影响规律。铸造Al-7.0Zn-2.5Mg-1.0Cu合金的二次枝晶间距比铸造Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金小。铸造Al-7.0Zn-2.5Mg-1.0Cu合金共晶相数量明显多于铸造Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8 Cu合金。随着V或RE加入量的增加,两种铸造Al-Zn-Mg-Cu合金的二次枝晶间距均呈先减小后增大的趋势,但对铸造Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金二次枝晶间距的影响更为显著。RE对铸造Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金二次枝晶间距的减小作用比V更为显著。V或RE的加入均可增加两合金的共晶相数量,但对铸造Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金共晶相数量的影响更为显著。RE对两种铸造Al-Zn-Mg-Cu合金共晶相数量的影响较V显著。V主要形成Al11V相,分布于α（Al）晶内；加入过量V时,合金α（Al）基体中出现不规则块状Al11V相。RE主要形成Ce2Cu7Al10相和AlLaCu4相,与α（Al）相形成α（Al）+AlZnMgCuCeLa共晶相。随着V或RE加入量的增加,铸造Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金的抗拉强度和延伸率均呈先增大后减小的趋势。单独添加V或RE后仍能保证铝盘头合金的力学性能满足实际应用需求。RE对铝盘头合金力学性能的改善作用较V更显著。铸造Al-7.0Zn-2.5Mg-1.0Cu合金的热裂倾向性比铸造Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金小。随着V或RE加入量的增加,两种铸造Al-Zn-Mg-Cu合金的热裂倾向性均呈先减小后增大的趋势,但对铸造Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金热裂倾向性的影响更为显著。RE对铸造Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金热裂倾向性的降低作用比V更为显著。比较单独添加RE、单独添加V及复合添加RE和V三种方案,单独添加RE对铸造Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu合金热裂倾向性的降低效果最好,复合添加RE和V次之,单独添加V最小。单独添加0.12wt%RE对铝盘头合金热裂倾向性的降低效果最好,与原合金相比,降低了42.86%；同时该合金的抗拉强度和延伸率分别提高了39.85%和87.34%,较好地满足了铝盘头对合金性能的要求。加入V或RE能够减小二次枝晶间距,增加枝晶间搭桥的数量和枝晶变形能力,减小凝固收缩应力造成晶间搭桥破坏的可能性；加入V或RE还能够增加共晶相数量,增强对分离的晶间裂纹的补缩,使分离的枝晶能够重新愈合,因而使铸造Al-Zn-Mg-Cu合金的热裂倾向性减小。