微量Sc和Ti的添加對(duì)商業(yè)純Al微觀組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、Sc是改變鋁合金性能最好的變質(zhì)劑,而如何減少Sc的使用量并提高合金性能具有重要的實(shí)際意義。本論文通過熔配法制備了Al-0.2Sc-0.04Ti和Al-0.2Sc-0.16Ti等合金,發(fā)現(xiàn)微量Sc和Ti添加對(duì)商業(yè)純Al微結(jié)構(gòu)和室溫拉伸性能有如下影響:在晶界附近觀察到了少量含Al,Sc和Ti的微米量級(jí)初生沉淀粒子,但兩種Al-Sc-Ti合金(包括時(shí)效后的合金)的XRD衍射峰全部是Al的衍射峰,沒有觀察到與Al3(Sc,Ti)相或其它沉淀相相

2、關(guān)的衍射峰。均勻化過程對(duì)合金微結(jié)構(gòu)無明顯影響,晶粒也未發(fā)生明顯長大。當(dāng)Ti含量從0.04％增加到0.16％時(shí),合金平均晶粒尺寸均明顯小于純Al的晶粒尺寸(~mm)。經(jīng)不同溫度時(shí)效30 min后的室溫拉伸測試發(fā)現(xiàn):隨著時(shí)效溫度的升高,Al-0.2Sc-Ti合金的屈服強(qiáng)度σy和抗拉強(qiáng)度σb在略有降低后快速升高,在320℃達(dá)到最大后,又開始降低。這表明合金的最佳時(shí)效溫度為320℃。雖然Ti含量增加會(huì)導(dǎo)致合金晶粒尺寸顯著細(xì)化,但在低溫區(qū)(<26

3、0℃)時(shí)效時(shí),合金的σy并未有明顯提高。這表明在目前所能獲得的晶粒尺寸水平下晶粒細(xì)化引起力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)化效應(yīng)并不明顯。在所有時(shí)效溫度,Ti含量增加均會(huì)導(dǎo)致合金的屈服應(yīng)力σy略有增加。但對(duì)抗拉強(qiáng)度σb而言卻有所不同:在低溫(<260℃)和高溫(>440℃)時(shí)效時(shí),Ti含量增加也會(huì)導(dǎo)致σb增加;而在最佳時(shí)效溫區(qū)(290~350℃),Ti含量增加對(duì)σb影響不大,甚至還會(huì)有降低。在最佳時(shí)效溫區(qū),合金的抗拉強(qiáng)度可能已達(dá)到Al3(Sc,Ti)復(fù)合沉淀在

4、Al基體中的釘扎極限。此時(shí)隨著Ti含量增加,Al3(Sc,Ti)復(fù)合沉淀中的Ti含量增加,其釘扎能力降低,從而導(dǎo)致抗拉強(qiáng)度降低。此外,在相同時(shí)效條件下,合金的形變硬化指數(shù)n隨著Ti含量的增加而減小。這表明合金的加工硬化能力隨Ti含量增加而減弱。
　　總之,Ti含量增加能進(jìn)一步細(xì)化Al-0.2Sc-Ti合金的晶粒尺寸,并適當(dāng)提高合金的熱穩(wěn)定性,但會(huì)引起最大抗拉強(qiáng)度、應(yīng)變硬化強(qiáng)度和使用安全性降低。因而過量添加Ti對(duì)Al-0.2Sc合金