合金元素含量对耐热铝铜合金组织及性能的影响

摘要

耐热铝合金具有很高的比强度，良好的中温性能，已被广泛应用于航空航天、机械设备和汽车工业中。航空航天及汽车工业的发展对现有耐热铝合金提出了更高要求，材料的高性能、经济性和轻量化要求越来越迫切。
　　为了探索不同Ni、Mn、Co含量对耐热铝铜合金组织及力学性能的影响，以ZL208为基础，分别选取Ni质量分数为1％、1.5%、2%；Mn质量分数为0.15%、0.25、0.35%；Co质量分数为0.15%、0.25%、0.35%作为因素的三个水平，设计了三因素三水平的正交试验，实验采用L9(34)正交表，根据正交试验设计方案制备了9种不同合金成分的耐热铝铜合金。并通过光学显微镜、扫描电子显微镜，电子万能材料实验机等分析手段获得合金组织及力学性能数据，研究发现：
　　Ni含量水平对耐热铝铜合金热处理态硬度，室温、200℃及300℃时高温抗拉强度，200℃时合金的屈服强度影响最为显著。Mn含量水平对合金铸态硬度及耐热铝铜合金热处理后金室温延伸率，200℃及300℃时高温屈服强度及延伸率的影响最显著。随着Ni、Mn、Co含量的增加合金铸态第二相百分含量逐渐增加,Ni元素在耐热铝铜合金晶间及枝晶间隙处富集严重，Ni元素含量对耐热铝铜合金第二相含量影响最为显著。Co元素含量水平单一变量对耐热铝铜合金力学性能影响很小。随着Ni含量水平由1%增加到2%，耐热铝铜合金铸态硬度逐渐上升，与此相反，耐热铝铜合金T7热处理后硬度却逐渐下降。
　　根据正交试验分析结果，确定了常温、200℃、300℃时，耐热铝铜合金抗拉强度最高时所对应合金优化后成分分别为：Al-5.0Cu-1.5Ni-0.35Mn-0.35Co-0.25Sb-0.22Ti-0.22Zr、 Al-5.0Cu-1.5Ni-0.15Mn-0.35Co-0.25Sb-0.22Ti-0.22Zr、 Al-5.0Cu-1.5Ni-0.35Mn-0.25Co-0.25Sb-0.22Ti-0.22Zr。

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第1章绪论

1.1 课题研究背景及研究意义

1.2 耐热铝合金国内外研究现状

1.3 热处理对合金力学性能的影响

1.4 提高铝铜合金高温强度的可能措施

1.5 合金元素对耐热铝铜合金的影响研究

1.6 课题研究方法及研究内容

第2章实验材料及研究方法

2.1实验材料

2.2实验工艺路线

2.3正交实验设计

2.4合金熔炼及试样制备

2.5合金热处理

2.6组织结构观察与分析测试

2.7力学性能测试

第3章合金元素对铝合金显微组织的影响

3.1引言

3.2铸态微观组织

3.3 热处理态微观组织

3.4本章小结

第4章合金元素对铝合金拉伸力学性能的影响

4.1引言

4.2合金元素含量对铸造铝铜合金显微硬度的影响

4.3合金元素含量对合金拉伸力学性能的影响

4.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢