鈉對鋁銅合金的有害作用及無鈉精煉劑的研制.pdf

1、鋁及鋁合金在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)各領(lǐng)域中起著相當(dāng)重要的作用。ZL205A是由我國研制并開發(fā)的高強度鑄造鋁合金，其廣泛應(yīng)用于我國的航空航天行業(yè)。對于鋁及其合金制品，含氫量和夾雜物(Al2O3)等冶金缺陷的存在會直接或間接影響其機械性能或使用性能。所以，要想獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，必須在澆鑄前想辦法消除這些冶金缺陷，從而提高熔體的純凈度水平。使用精煉劑是提高鋁熔體純凈度水平的有效方法。對于鋁合金的精煉劑，市場上以含鈉精煉劑為主。對于使用ZL205A

2、的軍工企業(yè)，他們發(fā)現(xiàn)使用含鈉的精煉劑后對合金的性能造成了不利的影響。為了研究并解決這一工業(yè)問題，我們在本論文中研究了鈉在鋁銅合金中的存在形式和位置以及對合金性能的影響，另外我們還開發(fā)了無鈉精煉劑。
　　本文以含鈉精煉劑為介質(zhì)向鋁銅合金中引入鈉，利用掃描電子顯微鏡(SEM)、探針X射線顯微分析儀(EPMA)、X射線衍射儀(XRD)、高分辨透射電鏡(HRTEM)等分析手段分析了鈉在鋁銅合金中的存在形式以及存在位置。同時也研究了Na的加

3、入對合金產(chǎn)生了哪些不利的影響。本文還配制了多種無鈉精煉劑，然后通過DSC實驗確定各個配方的熔點，利用減壓凝固的方法來確定其除氣除雜的效果，最后在生產(chǎn)實驗條件下配合旋轉(zhuǎn)噴吹精煉機來確定配方是否合適。最終獲得了一種專用于鋁銅合金的無鈉精煉劑。
　　本文的主要研究工作如下:
　　(1)通過熔劑將Na加入到Al-4.5wt.％Cu合金里。在電子探針顯微鏡(EPMA)下發(fā)現(xiàn)晶界有Na的存在，高分辨透射電鏡(HRTEM)下觀察到了低熔點

4、物質(zhì)的溶解，結(jié)合這兩點，推定加入的Na存在于Al-4.5wt.％Cu晶界上，并且是以單質(zhì)鈉呈薄膜態(tài)富集于晶界上。這種Na減弱了α-Al相與CuAl2相之間的結(jié)合力，使得Al-4.5wt.％Cu合金中的CuAl2相在樣品制作過程中易脫落。
　　(2)加入Na的Al-4.5wt.％Cu在T6時效后產(chǎn)生裂紋，裂紋處有Na的富集。在T6時效過程中，存在于晶界的單質(zhì)鈉熔化，成為裂紋源，在時效過程中擴展生長，最終形成裂紋。在固溶過程中，因為薄

5、膜層的液態(tài)鈉的存在，使得α-Al相與CuAl2相的互溶速度減慢，這就導(dǎo)致了時效后CuAl2相的殘留。這種殘留的CuAl2相在制樣過程中也易脫落。
　　(3)T6時效后含Na的Al-4.5wt.％Cu性能急劇下降，斷面的掃描顯微鏡照片顯示，Al-4.5wt.％Cu的斷裂方式由韌窩斷裂變?yōu)榱搜鼐嗔选?br>　　(4)所選取的配置精煉劑D的起始熔點為703.9℃，減壓凝固試驗后的截面氣孔率低于1％，配合旋轉(zhuǎn)噴吹精煉機使用后合金性能有所