Co和Ni对Al-Mg-Si系合金组织及高温拉伸力学性能影响

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高温铝合金具有轻质,高强的特点,广泛应用于航空航天和汽车行业,但是由于航空航天和汽车工业的飞速发展,对材料的强度和使用温度有了更高的要求。高温合金中的析出相一直是学者研究的热点,本文也通过在6061铝合金中添加Co和Ni,研究Co和Ni含量对合金析出相种类及形态的影响;然后对制备的新型合金进行高温拉伸试验,测试合金的高温强度并且研究析出相对合金高温强度的影响机制;最后通过超声重熔及引入Si C纳米线对合金组织和性能进行进一步的优化。本文通过Co和Ni粉球磨压块加入熔化的6061铝合金和采用中间合金熔炼的方法引入Co和Ni元素,然后以510°C/2h和190°C/8h的工艺进行固溶时效处理,Al9Co2相510°C保持热稳定性。Co和Ni元素含量对合金中的析出相种类和形态存在影响。随Co和Ni元素含量的提高,合金中汉字状的Al5Fe Si转变为球状和块状的Al9Co2相。然后转变为细长棒状和团簇状Al9Co2,最后转变为粗大的针状Al9Co2和Al Ni相。析出相中Co和Ni的原子比例对析出相形态存在影响。合金在300°C和350°C的抗拉强度随Co和Ni含量提高而提高。合金中Al9Co2相在高温下具有稳定性,并且与基体存在良好的界面结合,随着含量提高,阻碍位错和晶界移动效果更加显著。400°C,Al9Co2与基体结合变弱,基体软化,析出相阻碍位错和晶界移动效果下降,强度提升效果不明显。在断裂过程中,长棒状析出相还起到裂纹偏转和裂纹钝化的作用,从而提高合金强度。超声重熔可以改变晶粒组织和析出相形态及分布,本文通过超声重熔后合金的晶粒得到一定程度的细化,合金中细长棒状Al9Co2相增多。由于析出相分布更加弥散,同体积分数下析出相与基体结合面积更大,增强了界面结合,合金在400°C时合金强度得到提高。添加Si C纳米线后合金中析出相Al9Co2尺寸变小,Si C纳米线存在于基体和析出相中,部分连接了基体和析出相,增强了两者的界面结合同时还增强了基体强度。在高温下析出相仍能起到很好的阻碍位错和晶界移动的效果,并减少基体弱化。添加Si C纳米线后未挤压时效态合金在300°C含量为2wt.%Co和2wt.%Ni的合金强度达到215MPa,在400°C达到124MPa。
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