论文部分内容阅读
摘要：Mg作为Al-Cu-Mg合金的主要合金元素,在影响Al-Cu-Mg合金的时效析出行为的同时影响Al-Cu-Mg合金的力学性能。本文选取Cu含量为3.5%、Mg含量为0.71～1.85%(wt.)的Al-Cu-Mg合金为研究对象,采用金相显微(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨显微成像技术(HREM)等测试技术,研究了Mg含量的变化对不同时效处理状态合金微结构、时效析出行为以及性能的影响,根据获得的实验数据,得到了以下结论：(1)探索了Al-3.5Cu-xMg合金的热处理制度。选取了490℃升温12h保温24h的均匀化退火制度、510℃/2h的固溶制度以及185℃/12h的峰值时效制度。尽管在170℃、185℃、200℃出现三条不同形状的时效硬化曲线,但是Mg含量的变化基本没有影响Al-3.5Cu-xMg合金达到峰值时效的时间。(2)显示了Mg含量对Al-3.5Cu-xMg合金峰值人工时效析出行为以及性能的影响。随着Mg含量的增加,Al-3.5Cu-xMg合金的硬度和强度提高、延伸率下降。但是随着Mg含量的增加,Al-3.5Cu-xMg合金硬度和强度的提高幅度降低,这主要是由于当Mg含量由0.71%上升至1.3%,强度和硬度的提高是因为主要强化析出相由S+0’+Ω2相转变为S相,而当Mg含量由1.3%上升至1.85%,则是因为强化析出相S相析出增多。另外,随着Mg含量的增加,Al-3.5Cu-xMg合金的断裂韧性及抗剥落腐蚀性能有下降的趋势,这主要是由于随着Mg含量的增加PFZ区变宽以及针状析出相更集中析出。最后,本文首次在Al-3.48Cu-0.71Mg合金中发现了Ω相,将在传统热处理工艺中能够析出Ω相的Al-Cu-Mg合金的Cu/Mg减小至4.9。(3)揭示了Mg含量对Al-3.5Cu-xMg合金峰值双曲率蠕变时效析出行为以及性能的影响。随着Mg含量的增加,Al-3.5Cu-xMg合金强度提高、延伸率以及断裂韧性下降,这个变化趋势与峰值人工时效态的相同。但是与人工时效态Al-3.5Cu-xMg合金相比,经过双曲率蠕变时效处理的合金强度有略微提高、断裂韧性显著改善、时效强化相未发生改变。另外,与典型Al-Cu-Mg合金(2124合金)相比,新型Al-3.5Cu-xMg合金的强度略微下降,但断裂韧性得到了明显提高,说明适当降低Cu含量能够显著提高Al-Cu-Mg合金的断裂韧性。