Zr,Cr对3系变形铝合金热裂倾向及力学性能的影响

摘要

铝制热交换器广泛应用于汽车行业，其在减轻车身自重的同时，也降低了生产成本。散热器翅片的主要材料是复合钎焊铝箔，不断开发高强高延伸率的铝箔芯材也一直是散热器材质研发的重点方向。在实际生产中，发现向用于生产复合铝箔芯材的3系铝合金中添加Zr,Cr可以提高其力学性能，但在铸造阶段会明显提高合金热裂倾向。本文以3Z23为基础合金，分别探究了添加不同含量的Zr,Cr元素后，合金热裂倾向及力学性能的变化规律。 首先采用CRC（Constrained Rod Casting Method）模具法，探究了Zr,Cr含量对实验合金热裂倾向的影响。研究结果表明：Zr,Cr含量能够显著提高合金的热裂倾向。由液膜理论分析可知，Zr,Cr的添加使得合金铸态晶粒尺寸增大，且影响了晶界的初生相数量和形态；而在合金凝固末期，晶粒尺寸较大则晶粒间间隙大，同时初生相从剩余液相中析出较少，两者作用使得被晶粒分隔开的液膜较厚，降低了裂纹扩展的应力，从而提高了合金的热裂倾向。 其次，探究了Zr,Cr含量对合金力学性能及组织的影响。结果表明：Zr,Cr含量对合金的延伸率影响较小，合金屈服强度和抗拉强度都随着Zr,Cr含量增加而呈先增后减或逐渐增加趋于稳定。Zr,Cr元素的添加能够细化合金再结晶晶粒，且合金等效晶粒尺寸和屈服强度间符合霍尔佩奇关系。同时也发现Zr,Cr元素可以影响合金析出与再结晶过程，通过增加初生相的数量，影响基体固溶Mn元素的含量，在促进异质形核的同时，也提高了再结晶过程中析出对晶内位错等的钉扎作用，抑制了再结晶晶粒进一步长大，细化晶粒。 通过合金的热裂倾向及力学性能综合分析，含Zr0.42wt%、Cr0.20wt%的两种实验合金具有相对较高的强度和塑性，且热裂倾向较小。

目录

第一个书签之前