【摘 要】
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随着现代科技水平的不断提高,各行各业对于材料本身的性能提出了新的要求,而作为广泛应用于现代汽车领域、工业领域以及航天航空领域的铝及铝合金亦被提出了更为严苛的应用要求。因此,作为高强度铝合金之一的Al-Cu-Mn合金对其性能的研究具有十分重要的应用价值和意义。本文通过对自主配制的Al-Cu-Mn合金作连续流变挤压成形,以提升合金性能为研究目标,研究了浇铸温度、冷却水流量以及工作辊转速对合金组织和性能
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随着现代科技水平的不断提高,各行各业对于材料本身的性能提出了新的要求,而作为广泛应用于现代汽车领域、工业领域以及航天航空领域的铝及铝合金亦被提出了更为严苛的应用要求。因此,作为高强度铝合金之一的Al-Cu-Mn合金对其性能的研究具有十分重要的应用价值和意义。本文通过对自主配制的Al-Cu-Mn合金作连续流变挤压成形,以提升合金性能为研究目标,研究了浇铸温度、冷却水流量以及工作辊转速对合金组织和性能的影响;而后研究了不同的热处理工艺对连续流变挤压成形后的Al-Cu-Mn合金杆材组织和性能的影响,并且通过对连续流变挤压成形的Al-Cu-Mn合金杆材作不同拉拔道次处理,探究对其组织和性能的影响规律。主要研究内容如下:(1)在一定范围内连续流变挤压成形合金杆材的浇铸温度越低、工作辊转速越快以及冷却水流量越大,成形后的合金组织细化效果越显著。当浇铸温度为690℃工作辊转速15 r/min冷却水流量3 m~3/h的情况下进行连续流变挤压成形杆材力学性能最好,其抗拉强度,屈服强度、伸长率和维氏硬度分别为:340 MPa、250 MPa、28%和108.9HV;相比于浇铸温度(730℃)下的重力铸造成形的Al-Cu-Mn合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率和维氏硬度分别提升了55.2%,100%、833%和22.9%。(2)对Al-Cu-Mn合金杆材在520℃下固溶处理不同时间后175℃时效处理8h,得到合金在520℃固溶处理4h时合金的力学性能最优。对Al-Cu-Mn合金杆材在520℃固溶处理4h后时效处理6h时合金力学性能达到峰值,抗拉强度、屈服强度、延伸率和维氏硬度分别达到了422.3MPa、357.7MPa、22.5%和149.6HV。相较于未进行热处理的连续流变挤压成形的Al-Cu-Mn合金杆材抗拉强度、屈服强度和硬度分布提升24.2%、43%和37.3%,延伸率略有下降。(3)对连续流变挤压成形后的Al-Cu-Mn合金杆材作拉拔处理,拉拔1道次变形量为20%,拉拔2道次变形量为29.1%,拉拔3道次变形量为36.1%,拉拔4道次时合金发生断裂。因此,本次试验所用的Al-Cu-Mn合金杆材至多拉拔3道次。拉拔1道次、2道次以及3道次对合金的强度均有显著提升,塑性略有降低,拉拔3道次时合金强度达到峰值,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为444.6MPa、360.8MPa和12.7%,相较于合金未拉拔时抗拉强度和屈服强度分别提升了30.7%和44.3%;拉拔3道次时合金心部维氏硬度和边部维氏硬度分别125.3HV和143.3HV,相较于未拉拔处理的Al-Cu-Mn合金杆材试样中心区域和边部区域分布提升了18.9%和26.2%。(4)对不同拉拔道次Al-Cu-Mn合金杆材作175℃保温8h去应力退火后,合金强度略有降低,塑性有所提升。拉拔3道次Al-Cu-Mn合金杆材175℃8h退火后抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为439.7MPa、348.6MPa和13.6%。合金中心区域和边部区域维氏硬度分布为120.8HV和130.1HV。
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