微量Sn对Al-Cu-（Mg）合金时效行为及微观组织的影响

论文摘要

本文借助于金相、扫描电镜、透射电镜等微观组织测试手段,以及显微硬度测试、拉伸性能测试、差热分析（DSC）等实验,研究了微量的Sn在Al-3.5Cu二元合金,高Cu/Mg比的Al-3.5Cu-0.4Mg以及中Cu/Mg比Al-2.5Cu-1.5Mg中的微合金作用,探讨了Sn对其时效析出过程以及微观组织演变的机理,主要结论如下：1)微量的Sn的添加能够细化Al-3.5Cu二元合金、Al-3.5Cu-0.4Mg以及Al-2.5Cu-1.5Mg合金的晶粒组织。2)微量Sn能加速Al-3.5Cu合金的时效进程、提高合金的时效硬化效果,且复合添加0.15%In和0.15%Sn（质量分数）合金的时效强化效果优于添加0.3%Sn合金的；微量Sn、In的添加能明显促进Al-3.5Cu合金中θ’相的析出,并使之细小弥散分布；时效早期,Sn’粒子和Sn/In’粒子先于θ’相析出,作为θ’相非均匀形核位置,增加了θ’相的形核率；微量的Sn、In的添加能抑制θ’相的粗化,提高合金过时效的性能。3)在Al-3.5Cu-0.4Mg合金中添加微量的Sn能强化其时效硬化效果,具有更高的峰值硬度,在过时效过程中,添加Sn的合金硬度值下降缓慢。微量锡的添加促进了合金从GP区向θ相序列转变,在时效早期析出大量的GP区,从而促进了θ’相析出,另一方面,锡的添加抑制了Ω相和6相的析出。4)在Al-2.5Cu-1.5Mg（质量分数,%）合金中添加少量Sn能提高合金的时效第二阶段时效硬化和强化效果；微量Sn能够显著地提高合金塑性,含Sn合金峰时效的延伸率能达到20.5%,在150℃时效1000h后的延伸率仍有10.5%；微量Sn的添加能促进Al-2.5Cu-1.5Mg合金中S相析出,并能抑制其粗化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACTS
• 第一章 文献综述
• 1.1 铝合金的时效硬化反应
• 1.2 脱溶过程
• 1.2.1 原子偏聚（clustering）
• 1.2.2 过渡相
• 1.2.3 回归现象
• 1.3 空位的作用机理
• 1.3.1 空位协助扩散
• 1.3.2 空位与位错的交互作用
• 1.3.3 溶质原子与空位的交互作用
• 1.3.4 无沉淀析出带（PFZ）
• 1.4 合金的第二相强化机理
• 1.4.1 位错绕过第二相质点的Orowan机制
• 1.4.2 位错切过第二相质点的机制
• 1.5 2xxx系铝合金
• 1.5.1 Al-Cu合金的析出序列
• 1.5.2 Al-Cu-Mg合金
• 1.6 Al-Cu-（Mg）铝合金的微合金化研究
• 1.6.1 微量Ag
• 1.6.2 微量Ge
• 1.6.3 微量Si
• 1.6.4 微量Zn
• 1.6.5 微量的Sn、In、Cd
• 1.6.6 微量稀土及其它元素
• 1.6.7 小结
• 1.7 本文研究目的、意义及内容
• 第二章 实验方案
• 2.1 合金成分设计
• 2.2 合金的制备
• 2.3 样品的制备
• 2.4 性能测试
• 2.4.1 金相组织观察
• 2.4.2 显微硬度测试
• 2.4.3 拉伸性能测试
• 2.4.4 扫描电镜观察
• 2.4.5 差热分析（DSC）
• 2.4.6 透射电镜观察
• 第三章 微量Sn（In）对Al-3.5%Cu合金时效行为及微观组织的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验结果
• 3.2.1 时效硬化效应
• 3.2.2 金相组织观察
• 3.2.3 扫描电镜观察
• 3.2.4 透射电镜观察（TEM）
• 3.3 讨论
• 3.4 结论
• 第四章 微量Sn对Al-3.5Cu-0.4Mg合金时效行为及微观组织的影响
• 4.1 前言
• 4.2 实验结果
• 4.2.1 时效硬化特性
• 4.2.2 DSC分析
• 4.2.3 金相组织观察
• 4.2.4 扫描电镜观察
• 4.2.5 透射电镜观察（TEM）
• 4.3 分析与讨论
• 4.3.1 时效硬化反应
• 4.3.2 微观组织演变
• 4.3.3 锡在Al-3.5Cu-0.4Mg合金中的微合金化机理
• 4.6 本章小结
• 第五章 微量Sn对Al-2.5Cu-1.5Mg合金力学性能及微观组织的影响
• 5.1 前言
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 时效硬化效应
• 5.2.2 力学性能
• 5.2.3 金相组织观察
• 5.2.4 扫描电镜分析
• 5.2.5 DSC分析
• 5.2.6 透射电镜观察
• 5.2.7 拉伸断口形貌
• 5.3 分析与讨论
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果