Al-Mn系鋁合金的合金化與性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、鋁錳系合金為常用的變形鋁合金,3003是該系列合金的代表,由于其具有耐蝕性好、導熱性能好、較高的比強度、價格低廉等特點,被廣泛地應用在汽車熱交換器上,用來代替不銹鋼和銅材料等,以實現(xiàn)汽車的輕量化,降低生產(chǎn)和使用成本。
  鋁質(zhì)熱交換器的快速發(fā)展對熱交換器用鋁合金的力學性能提出了更高的要求,且隨著熱交換器裝配方法的發(fā)展和中冷器的出現(xiàn),又要求熱交換器用鋁合金具有一定的耐高溫性能。因此,針對這個現(xiàn)狀,本論文以熱交換器用復合鋁合金板材的芯

2、材為研究對象,在典型Al-Mn系3003合金的基礎上添加了不同的合金元素,以改善合金的力學性能,尤其是合金的高溫力學性能,研究了這些元素對合金組織、室溫力學性能及高溫力學性能的影響。主要結果如下:
  3003合金中加入Mg后,鑄態(tài)下形成了Mg2Si相。經(jīng)再結晶等熱處理后,Mg主要產(chǎn)生了細晶強化、固溶強化和時效強化效應,合金的室溫強度和高溫強度均大幅度提高,且Mg使得合金晶粒保持明顯的長條狀,合金的抗蠕變性能也得到明顯改善。時效態(tài)

3、合金室溫抗拉強度為151MPa(比3003合金提高24%),250℃下抗拉強度為78MPa(比3003合金提高56%),250℃/35MPa條件下穩(wěn)態(tài)蠕變速率為2.94×10-6/min,遠小于3003合金的9.28×10-5/min。
  合金中加入Cu后,鑄態(tài)下Cu主要形成了Al2Cu相。而經(jīng)過均勻化退火以及之后的熱處理,Cu主要產(chǎn)生了細晶強化、固溶強化和時效強化效應。當和Mg一起添加時,Cu和Mg能夠一起產(chǎn)生析出強化和時效強

4、化效應,使得合金的室溫強度和高溫強度均大幅度提高。時效態(tài)10#合金室溫抗拉強度為172MPa(比3003合金提高42%),250℃下抗拉強度為91MPa(比3003合金提高80%),而由于Cu使得合金晶粒趨近等軸晶,部分抵消了Cu的強化作用,合金的抗蠕變性能提高幅度不大。
  合金中加入Ni后,Ni同時增加了合金中金屬間化合物和彌散相的種類和數(shù)量(AlMnFeSiNi相、AlMnNiSi相),和Mg一起添加時細化合金晶粒,明顯提高

5、合金的強度,尤其是高溫強度,并且Ni使合金晶粒仍保持明顯的長條狀,合金穩(wěn)態(tài)蠕變速率大幅度減小。時效態(tài)3003+0.3Mg+0.2Ni合金室溫抗拉強度為189MPa(比3003合金提高56%),250℃下抗拉強度為102MPa(比3003合金提高104%),250℃/35MPa條件下穩(wěn)態(tài)蠕變速率為5.44×10-7/min,比3003合金小兩個數(shù)量級。
  合金中加入Zr后,鑄態(tài)下Zr主要形成了AlZr相。經(jīng)過均勻化退火等熱處理后,

6、Zr在合金中主要以Al3Zr彌散相形式存在,但Zr使得合金晶粒發(fā)生粗化,導致合金強度提高不明顯,而由于Zr使得合金晶粒長條狀更為顯著,合金的抗蠕變性能明顯改善。250℃/35MPa條件下13#合金的穩(wěn)態(tài)蠕變速率為8.43×10-7/min,也比3003合金小兩個數(shù)量級。
  合金中加入RE后,形成了較多AlRESi相,晶粒組織發(fā)生一定細化,合金的室溫強度沒有明顯變化,高溫強度得到少許改善。而由于化合物種類和數(shù)量增多,合金的抗蠕變能

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