Al-Cu-Mg-Ag合金组织及耐热性能的研究

摘要

Al-Cu-Mg-Ag合金由于具有优异的热稳定性，在航空航天领域体现出巨大的应用价值。本文设计出三种不同成分的合金(1＃:Al-5.40Cu-0.45Mg-0.98Ag,2＃: Al-5.56Cu-0.51Mg-0.99Ag-1.21Fe-0.90Ni，3＃: Al-4.96Cu-0.81Mg-0.34Ag），采用室温拉伸、高温短时拉伸、热暴露等实验方法，系统研究了不同成分的Al-Cu-Mg-Ag合金室温力学性能、耐热性能。研究结果如下:
　　(1)合理的均匀化工艺为:1＃合金:420℃×6h+495℃×24h;2＃合金:420℃×6h+530℃×24h;3＃合金:420℃×6h+485℃×24h。三种合金的合理固溶工艺为:1＃合金为510℃×2h;2＃合金为530℃×3h;3＃合金为510℃×2h。
　　(2)在190℃时效时，1＃、2＃和3＃合金达到峰时效时间分别为4h、8h和4h，峰时效态抗拉强度分别为521MPa、444MPa和526MPa。微观组织分析表明，在时效过程中，Fe和Ni抑制了Al-Cu-Mg-Ag合金中Ω相的析出和长大速率，降低了合金的时效响应速率和峰值强度;高Mg和低Ag含量利于θ'相析出，从而抑制合金中Ω相的析出。
　　(3)Fe和Ni的加入增强了合金高温时力学性能的稳定性。高Mg和低Ag含量对合金的高温力学性能十分不利。
　　(4)200℃热暴露时，1000h后1＃、2＃和3＃合金抗拉强度分别为391MPa、374MPa和355MPa，分别为峰时效的75.1％、84.2％和67.5％;250℃热暴露时，1000h后1＃、2＃和3＃合金抗拉强度分别为228MPa、241MPa和255MPa，分别为峰时效的43.8％、54.3％和48.5％。可以看出，Fe和Ni增强了合金的耐热性。
　　(5)在200℃热暴露时，合金组织中Ω相的热稳定性受Cu/Mg比影响比较显著。1＃合金(Cu/Mg=12)中Ω相稳定性最高，长时间热暴露后合金微观组织中析出相仍以Ω相为主;2＃(Cu/Mg＜12)和3＃(Cu/Mg=6)合金中Ω相稳定性降低，小尺寸的Ω相开始溶解，被θ'相所替代。在250℃热暴露时，即使Cu/Mg比较高的1＃合金，Ω相也变得不稳定，最终在500h几乎全部溶解，基体中析出相主要以粗大的θ(θ')相为主。