粉末冶金原位合成Al-Cu合金的组织与性能研究

摘要

本文采用粉末冶金法，以Al粉为主要原料，同时添加CuO、ZnO、Ni2O3等金属氧化物粉末，运用热等静压原位合成技术分别制备出二元Al-4.5wt％Cu合金和多元铝铜合金。密度测试表明热等静压(HIP)后的原始合金坯体均完全致密。组织观察及成分分析结果表明，原始合金中在颗粒边界处有θ相(CuAl2)析出，且合金在烧结过程中发生原位反应生成了Al2O3颗粒相，符合实验设计要求。
　　对Al-4.5wt％Cu合金的固溶工艺进行探索发现，550℃×11 h的固溶工艺能使合金达到较好的固溶效果。固溶后的时效试验研究了自然时效和不同时间、不同温度下的人工时效对合金组织及性能的影响，结果表明：自然时效对固溶态的Al-4.5wt％Cu合金有一定强化作用，GP区的生成是自然时效强化的主要原因；150℃附近的人工时效效果最佳，温度过高和过低均会降低其强化效果；550℃×11 h固溶+150℃x46 h时效的热处理工艺能使Al-4.5wt％Cu合金综合性能明显改善，维氏硬度HV和抗拉强度σb分别达到1300 MPa和328 MPa，冲击韧性αk为72.85 kJ/m2，伸长率δ为6.63％。另外，通过X射线衍射分析手段对合金时效过程强化机理的研究表明：Al-4.5wt％Cu合金在时效初期生成的GP区、θ