Sc对7075铝合金组织和性能的影响

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本文通过采用熔炼铸造工艺,在7075铝合金中添加0%-0.2%稀土元素Sc,经锻造、轧制后,确定最佳固溶温度和时效时间。再将不同Sc含量的合金板材进行峰值时效和多种双级时效的热处理,测试各个状态下材料的力学性能、电学性能和耐腐蚀性能。并运用金相显微镜、SEM、TEM等实验仪器分析微观组织,研究了Sc在合金中的存在形式和对材料组织性能的影响机理。实验结果表明,Sc元素能细化晶粒,Sc含量为0.2%wt时,晶粒尺寸为20μm,树枝晶减少,等轴晶增多,显微硬度为138.6HV,比未加Sc合金提高了约2.5%。Sc在铝合金中主要起三个作用:净化作用,变质作用和微合金化作用,三者共同作用,提高了合金的综合性能。460℃24h均匀化处理可以消除偏析和残余应力,降低合金硬度,提高合金塑形。确定了最佳的峰值时效制度,其工艺为470℃60min固溶和120℃24h时效,合金的强度达到最大,并且0.2%Sc含量的强度为541.1MPa,比未添加Sc的强度高约7.9%,但合金的导电性较差,0.2%Sc含量的导电率为24.95%IACS,耐蚀性也较差。峰值时效下的晶内均匀分布弥散的GP区和少量的半共格η’(MgZn2)过渡相,晶界析出相呈连续、链状分布。含Sc量为0.2%的铝合金板材在120℃8h+180℃20h双级时效处理后,强度比峰值时效下略微降低至530.76MPa,但导电率提高到39.97%IACS,同时耐腐蚀性也比峰值时效处理有所提高。晶内是半共格的η’(MgZn2)相,晶界上的η(MgZn2)析出相呈断续、孤岛状分布。Sc在铝合金中以Al3Sc的形式存在,有效提高合金的强度、导电性和耐腐蚀性。
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