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本文采用砂型低压铸造的方法,浇注出不同壁厚和不同冷铁条件下凝固的耐热铝铜合金铸件,在此基础上利用正交实验法对合金热处理参数进行了优化,并研究了不同壁厚和冷铁条件对合金组织和性能的影响。根据正交实验结果分析,三个热处理参数中,时效温度对耐热铝铜合金性能的影响最大,时效时间对合金室温抗拉强度影响最小,但其对合金高温抗拉强度的影响较大,固溶时间对合金的高温性能影响最小。综合考虑,本文最终确定Al-5.0Cu-1.5Ni-0.35Mn-0.35Co-0.25Sb-0.22Ti-0.22Zr合金最佳的热处理工艺参数为为固溶温度535℃,固溶时间10h,80℃水温淬火,时效温度190℃,时效时间14h。通过实验对正交优化结果进行验证,结果表明经最优热处理参数处理后的合金室温性能和高温性能均达到最高值,室温拉伸抗拉强度为319.39MPa,屈服强度201.53MPa,延伸率8.52%;300℃高温抗拉强度为151.19MPa,屈服强度为129.03MPa,延伸率为16.66%,证明正交实验的结果是可信的。研究了不同壁厚对耐热铝铜合金铸件组织和性能的影响,结果表明:在铸态下,随着壁厚的增加,合金组织中第二相的百分含量减少,晶粒粗化,且第二相分布不均,聚集现象严重;铸件的硬度、抗拉强度和屈服强度均会随着壁厚的增加而下降,而延伸率会有所提升。热处理后,随着壁厚的减小,铸件组织得到改善,砂型20mm厚铸件室温抗拉强度为271.55MPa,300℃高温抗拉强度为136.30MPa,而砂型10mm厚铸件室温抗拉强度为286.46MPa,300℃高温抗拉强度为138.92MPa,力学性能均有所提高。研究了不同冷铁条件对耐热铝铜合金铸件组织和性能的影响,结果表明:冷铁的使用增加了铸件的冷却速度,对铸件铸态组织的细化效果较壁厚而言更为明显,采用冷铁能够使铸件析出更多的第二相,并且经热处理后第二相分布的更弥散,对铸件性能有较好的改善作用。对比热处理前后组织,发现热处理后组织中的第二相百分含量明显减少,部分已经溶入基体中,基体内部的元素偏析也基本消除。热处理后的晶界要比铸态的晶界窄,且不连续,但仍呈网状或骨骼状分布着,分布更加弥散;热处理后的晶粒明显粗化。