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高强度铝铜合金稀土变质工艺及其组织性能研究

龚海军

  本文在不对合金进行其它精炼处理的前提下,通过La、Ce单质稀土和富La混合稀土对ZL201合金的变质处理研究,发现稀土加入量对ZL201合金晶粒度和显微组织有很大影响,但不同稀土具有相似的细化规律。合金晶粒和组织随着稀土加入量的增加而变细,超过0.5%后产生过变质,晶粒变粗、组织变差,二次枝晶间距却随稀土含量的增加而减小;稀土元素的加入同时起到了除气、除杂的作用,随着稀土的加入,合金的凝固表面质量越来越好;稀土加入温度和保温时间对变质效果也有较大影响,在720℃下保温30min变质效果最好,温度过高或过低,时间过长或过短都会使合金产生变质衰退或不足的现象;稀土变质合金对于浇注过程中的冷却速度也很敏感,冷却越慢,合金的晶粒越大;稀土变质合金在重熔后依然有良好的变质效果,是一种长效变质剂。 稀土变质对合金铸造性能的研究结果表明:稀土元素的加入提高了合金的流动性,其加入使非平衡液相线和固相线温度均略有提高,收缩量激增温度相对降低,液固两相温度区间略有缩小,合金线收缩率减小。稀土元素的存在,一定程度上降低了合金断裂温度并提高了断裂应力,即合金凝固时的枝晶骨架形成温度降低,凝固前期的强度增长率提高,有效减小了合金的热裂倾向,由此本文提出了La、Ce及富La混合稀土RE对Al-Cu合金凝固过程的影响分为三个阶段,即前期抑制枝晶长大阶段、中期中间相析出反应阶段和后期枝晶加速长大阶段。 热处理后,未溶的第二相高熔点化合物在高温下具有较高的热稳定性,热处理前后其形态基本不变,以不连续的网状沿晶界分布。这种网状分布能提高高温下晶界抵抗滑移和蠕变的能力,从而增加合金的热强性,T5热处理比T5′热处理效果更好。合金拉伸断口经SEM分析,发现所有合金的断口形貌均为准解理特征,说明La、Ce及富镧混合RE的加入并不能从根本上改变试验合金的断裂机理,而仅仅对断口形貌、韧窝分布及数量有影响,同时也使其中的杂质重新分布,并使粗大化合物球化。当稀土加入量达到0.5%时,合金强度最高分别可达345MPa、354.4MPa、350.5MPa,结果表明La、Ce和富镧混合稀土RE的变质效果并不一样,单质Ce的变质作用最好,RE次之,La的效果稍逊。……   
[关键词]:铝铜合金;稀土;变质;热裂;热处理
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河南理工大学2007年