Sc、Zr和Ti復(fù)合微合金化Al-5Mg合金組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、本文以純鋁、0.04％Ti的電解低鈦鋁合金、純鎂、Al-3Sc、Al-3Zr及Al-4.75Ti.中間合金為原材料，通過采用不同的Sc、Zr含量和加鈦方式，分別制備了八種試驗合金，采用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)觀察了合金在不同狀態(tài)下的微觀組織，測試了合金在室溫和高溫下的拉伸力學(xué)性能，研究了Sc、Zr，Sc、Ti及Sc、Zr、Ti復(fù)合微合金化對Al-5Mg合金的顯微組織和力學(xué)性能的影響，分析了Sc、Zr

2、和Ti在Al-5Mg合金中的存在形式和作用機理。研究發(fā)現(xiàn)： Sc、Zr，Sc、Ti二元或Sc、Zr和Ti三元復(fù)合合金化均可增加Sc對Al-5Mg合金的晶粒細化效果，特別是進行Sc、Zr和Ti三元復(fù)合合金化時，合金具有最佳的晶粒細化效果。相同條件下，增加Sc含量或Zr含量均可增加合金的晶粒細化效果，采用電解加鈦方式進行Sc、Zr、Ti三元復(fù)合合金化的合金具有最佳的晶粒細化效果。原因在于多元復(fù)合合金化，不但可以降低Al-Al3Sc共

3、晶成分，有利于一次Al3Sc質(zhì)點的析出，而且可以代替部分Sc形成復(fù)雜的一次Al3(Sc，Zr)或Al3(Sc，Ti)復(fù)合粒子甚至Al3ZrxTiySc1-x-y，這些粒子尺寸小，彌散度高，與基體的結(jié)構(gòu)匹配性好。增加Zr或Sc含量均可增加熔體中的一次Al3(Sc，Zr)、Al3(Sc，Ti)或Al3ZrxTiySc1-x-y復(fù)合粒子數(shù)量，電解加鈦合金中均勻的鈦分布可以產(chǎn)生更為強烈的復(fù)合合金化效果。 不管是單獨加Sc，還是進行Sc、

4、Zr，Sc、Ti二元或Sc、Zr、Ti三元復(fù)合合金化，均顯著增加合金的再結(jié)晶抗力及室溫和高溫力學(xué)性能，合金再結(jié)晶溫度由普通Al-Mg合金的350℃提高到450℃以上。合金的室溫屈服強度由不含Sc合金的135MPa，提高到250MPa左右，抗拉強度也由270MPa提高到370MPa左右。塑性有所下降，由不加Sc時的30％下降到17％左右，仍保持良好的塑變行為。相對而言，Sc、Zr和Sc、Zr、Ti復(fù)合合金化，對合金的室溫屈服強度和抗拉強度

5、影響較小，但對合金的高溫強度和再結(jié)晶抗力影響顯著，特別是Sc、Zr、Ti復(fù)合合金化的Al-Mg合金具有最好的高溫強度和再結(jié)晶抗力。這主要歸因于Sc、Zr、Ti復(fù)合合金化細化了合金組織，增加了合金中析出的二次Al3(Sc，Zr)、Al3(Sc，TI)或Al3ZrxTiySc1-x-y復(fù)合粒子數(shù)量，降低了復(fù)合質(zhì)點的長大速度，減小了Al3Sc質(zhì)點的尺寸，使得第二相粒子的尺寸更小，彌散度更大，分布更均勻，從而強烈地釘扎位錯和亞晶界，不但可以阻止