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Al合金目前主要应用于航天航空、运输交通及部分建筑材料,其优点就是比强度大、密度小、成本低、加工成型性能好。在航空、航天领域中许多零部件的使用温度在150℃以上,钛合金和复合材料等材料密度大,制作成本高,为了能够节约能源,降低成本,许多国内外研究者致力于开发研究耐热铝合金来提高飞机的性能。通过剧烈塑性变形得到的纳米结构材料,强度高,塑性较差;可通过时效热处理改善纳米结构材料的塑性,同时许多耐热Al合金都是通过时效热处理引入弥散的纳米级析出相来提高材料的晶界稳定性及抗再结晶能力,从而提高材料的热稳定性能。
论文的实验材料是Al-Cu-Mn合金。通过对固溶处理后的Al-Cu-Mn合金进行形变量为90%的冷轧处理,以期望得到纳米结构材料,通过200℃和300℃两个温度不同时间的退火处理探究纳米结构材料Al-Cu-Mn合金的力学性能、微观组织以及热稳定性。论文实验通过利用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)、电子通道衬度(ECC)以及透射电子显微镜(TEM)对纳米结构Al-Cu-Mn合金及退火状态的微观晶粒尺寸,第二相颗粒的形态、单位体积数量、平均颗粒尺寸进行系统性的统计,来探究微观组织的变化;利用显微硬度计和万能实验拉伸机对Al-Cu-Mn合金各个不同状态的力学性能进行测试。最后得到以下结论:
①冷轧90%后Al-Cu-Mn合金的抗拉强度为514MPa,屈服强度为477MPa,断裂延伸率为5.8%,显微硬度为159HV。Al-Cu-Mn合金大部分晶粒层间距分布在40nm-80nm之间,平均层间距约为75nm,为典型的纳米层状结构材料。
②纳米结构材料Al-Cu-Mn合金中存在许多形态各异的初生相,它们大部分都是在晶界处沿着轧向分布,少量的细小颗粒分布在晶粒内部,其单位体积数量和平均尺寸变化不大。初生相颗粒中都含有Al、Cu元素,部分初生相含有Mn元素。
③纳米结构Al-Cu-Mn合金200℃退火后,从200℃-24h退火到200℃-120h,抗拉强度为300MPa的状态稳定了4天,其等轴晶的尺寸没有明显的变化,热稳定性较好。
④纳米结构Al-Cu-Mn合金300℃退火后,其抗拉强度在300℃-4h出现了一个较小的峰值;在随后退火过程中,Al-Cu-Mn合金的抗拉强度下降较大,这与内部微观组织结构粗化有关。
⑤200℃退火Al2Cu析出相在不同时期析出位置不同,第一种是在晶界处,呈不连续点状沿着晶界析出,第二种则是在晶粒内部析出形成;随着退火时间延长尺寸呈增加趋势,而密度先增加后不变;300℃长时间退火部分析出相发生溶解。
⑥200℃退火组织中析出相对晶界有阻碍作用,晶粒尺寸变化不大,保证了力学性能稳定;300℃退火组织出现不均匀再结晶行为,晶粒与颗粒的粗化对合金的性能下降有重要影响。
论文的实验材料是Al-Cu-Mn合金。通过对固溶处理后的Al-Cu-Mn合金进行形变量为90%的冷轧处理,以期望得到纳米结构材料,通过200℃和300℃两个温度不同时间的退火处理探究纳米结构材料Al-Cu-Mn合金的力学性能、微观组织以及热稳定性。论文实验通过利用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)、电子通道衬度(ECC)以及透射电子显微镜(TEM)对纳米结构Al-Cu-Mn合金及退火状态的微观晶粒尺寸,第二相颗粒的形态、单位体积数量、平均颗粒尺寸进行系统性的统计,来探究微观组织的变化;利用显微硬度计和万能实验拉伸机对Al-Cu-Mn合金各个不同状态的力学性能进行测试。最后得到以下结论:
①冷轧90%后Al-Cu-Mn合金的抗拉强度为514MPa,屈服强度为477MPa,断裂延伸率为5.8%,显微硬度为159HV。Al-Cu-Mn合金大部分晶粒层间距分布在40nm-80nm之间,平均层间距约为75nm,为典型的纳米层状结构材料。
②纳米结构材料Al-Cu-Mn合金中存在许多形态各异的初生相,它们大部分都是在晶界处沿着轧向分布,少量的细小颗粒分布在晶粒内部,其单位体积数量和平均尺寸变化不大。初生相颗粒中都含有Al、Cu元素,部分初生相含有Mn元素。
③纳米结构Al-Cu-Mn合金200℃退火后,从200℃-24h退火到200℃-120h,抗拉强度为300MPa的状态稳定了4天,其等轴晶的尺寸没有明显的变化,热稳定性较好。
④纳米结构Al-Cu-Mn合金300℃退火后,其抗拉强度在300℃-4h出现了一个较小的峰值;在随后退火过程中,Al-Cu-Mn合金的抗拉强度下降较大,这与内部微观组织结构粗化有关。
⑤200℃退火Al2Cu析出相在不同时期析出位置不同,第一种是在晶界处,呈不连续点状沿着晶界析出,第二种则是在晶粒内部析出形成;随着退火时间延长尺寸呈增加趋势,而密度先增加后不变;300℃长时间退火部分析出相发生溶解。
⑥200℃退火组织中析出相对晶界有阻碍作用,晶粒尺寸变化不大,保证了力学性能稳定;300℃退火组织出现不均匀再结晶行为,晶粒与颗粒的粗化对合金的性能下降有重要影响。