铝合金中Al-Zr-Cr-La多元弥散相的形成及其作用研究

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Al20CrLa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Al-Zr-Cr-La多元弥散相对Al-Mg合金具有强化作用，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。

目录

文摘

英文文摘

声明

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