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Al-Cu合金由于其较高的力学性能、良好的成形性能等优点而大量应用于交通运输业,但杂质元素Fe的存在十分普遍,形成的富铁相会降低合金的力学性能。挤压铸造与超声复合处理为降低杂质元素Fe的有害作用提供了新的途径。本文以Al-5.0Cu合金为研究对象,针对不同的Fe含量,分析了单一挤压铸造压力场、单一超声场以及压力超声复合场对合金微观组织和力学性能的影响。研究结果如下:研究了挤压压力对不同Fe含量的Al-5.0Cu合金微观组织和力学性能的影响,结果表明:挤压压力减少了合金中的缩松缩孔等铸造缺陷,促进了形核,减小了二次枝晶间距(SDAS)。同时,挤压压力细化并分散了富铁相,同时促进了针片状的β-Fe相向汉字状Al6(CuFe)富铁相的转变。挤压压力使得铸态合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率逐渐增加,使T5热处理态下的合金的延伸率上升,抗拉强度和屈服强度的变化则不够显著。研究了Fe元素含量对Al-5.0Cu合金微观组织和力学性能的影响,Fe含量从0.01%升高到2.0%的过程中(wt%,下同),合金中的富铁相增多,铸态和T5态合金的延伸率逐渐降低,铸态合金在Fe含量为0.5%时的抗拉强度和屈服强度最大,最大值分别为216MPa和167MPa,T5热处理态下,合金的抗拉强度和屈服强度都是不断下降的。研究了超声场对Al-5.0Cu-1.0Fe合金微观组织的影响,超声场破碎了枝晶,促进了液态金属的自由流动,减少了铸造缺陷,提高了Cu元素在基体中的溶解度,促进了合金中针片状的β-Fe相向汉字状富铁相Al6(CuFe)的转变。研究了压力超声复合场对Al-5.0Cu-1.0Fe合金微观组织的影响,复合场较单一场更大程度地细化了二次枝晶,减少缩松、孔洞。复合场作用下,Cu元素大量溶解到铝基体中,Al2Cu的体积分数减小,基体显微硬度的增幅比施加单一场的增幅更大,但却并不是单一场增幅的叠加。复合场促进了针片状的β-Fe相的转变,并且细化了富铁相,骨骼状的Al6(CuFe)变得细小和分散,而几乎没有针状富铁相。复合场能减少合金中Fe的有害作用,但是Fe超过1.5%时,优化作用削弱。分析了复合场对合金微观组织的作用机理。一方面,挤压压力提高凝固点,增大了过冷度,促进了形核。另一方面,超声场的空化效应和声流效应产生了巨大的瞬时高压,打断枝晶,冲击富铁相,加快熔体的对流。二者的共同作用促进了Cu元素的溶解,使得第二相由稳定的Al7Cu2Fe相较向亚稳的Al6(CuFe)相转变。