铝基复合材料孕育剂变质细化AI-Cu-Mn合金

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1、分类号：TG146密级：UDC：620编号：201421802024河北工业大学硕士学位论文铝基复合材料孕育剂变质细化Al-Cu-Mn合金论文作者：丁金花学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料学指导教师：崔春翔职称：教授资助基金项目：河北省自然科学基金项目，项目编号：E2016202406。DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsScienceINOCULANTOFALMATRIXCOMPOSITE

2、INOCULATEAL-CU-MNALLOYbyDingJinhuaSupervisor:Prof.CuiChunxiangMarch2017ThisworksupportedbyNaturalScienceFoundationofHebeiProvince.No.E2016202406.摘要由于铝合金具有密度小、比强度高、断裂韧性高、耐腐蚀性能好以及抗疲劳强度好等优点，因此，被广泛应用于航空航天、军工，汽车等领域。为了使铝合金的性能得到进一步提高，国内外学者研究了多种措施，其中通过加入孕育剂使铝合金晶粒细化是最简单且最

3、有效的方法。另外，加入稀土或过渡族元素对铝合金进行微合金化也是提高铝合金性能的重要方法。本课题利用熔体反应法制备出了三种不同孕育剂，并对其对Al-Cu-Mn合金的变质细化效果和变质细化机理进行了详细分析。同时，也研究了微合金化和变质细化共同作用对Al-Cu-Mn合金的微观组织以及性能的影响。通过熔体反应法以及真空快淬处理成功制备出了Al-Ti-B、Al-Ti-B-Y以及新型Al-Ti-B-C-Y中间合金孕育剂，用X射线衍射仪(XRD)分析它们的相组成，用扫描电子显微镜(SEM)对铸态孕育剂以及薄带孕育剂进行显微组织观察。

4、将三种薄带中间合金孕育剂分别加入Al-Cu-Mn合金中，用金相显微镜观察变质细化效果。结果表明，Al-Ti-B、Al-Ti-B-Y、Al-Ti-B-C-Y都可以使Al-Cu-Mn合金晶粒得到细化，但Al-Ti-B-C-Y表现出最好的细化效果，它使Al-Cu-Mn合金晶粒由400µm左右细化至45µm左右，并且晶粒形貌由树枝晶变为近等轴晶。经Al-Ti-B-C-Y薄带孕育剂变质细化的Al-Cu-Mn合金的力学性能也是最好的。本课题还研究了微合金化元素Cr和孕育剂对Al-Cu-Mn基体合金的共同作用。结果表明Al-Cu-Mn

5、基体合金中单独加入Cr以后晶粒稍微得到细化但仍然是以树枝状晶存在。Cr元素的加入使得Al-Ti-B孕育剂对Al-Cu-Mn基体合金的变质细化效果减弱，但向Al-Ti-B中加入稀土Y以后，其中毒现象消失，Al-Cu-Mn基体合金晶粒变为细小的近等轴晶。Cr的加入使Al-Cu-Mn基体合金的力学性能得到提高，综合加入Cr和Al-Ti-B-Y薄带孕育剂后合金的性能达到最佳，经过T6热处理后其抗拉强度可以提高到520MPa，屈服强度达到420MPa，伸长率达到14.5%，硬度可以达到185HV，使其实际生产中具有广泛的应用价值。

6、关键词：孕育剂快速凝固变质细化微合金化力学性能IABSTRACTAluminumalloyshavebeenwidelyusedintheareaofaerospace,militaryandautomobileduetoitslowdensity,highstrengthtoweightratio,highfracturetoughness,goodcorrosionresistanceandgoodfatigueresistanceandsoon.Tofurtherimprovethepropertiesofalum

7、inumalloys,manymethodshavebeenemployedbyscholarsathomeandabroad.Amongthesemethods,grainrefinementbyaddinginoculantsisthemostsimpleandeffectiveone.Inaddition,theaddiitionofrareearthelementsortransitionalelementsarealsoanimportantstepttoenhancethepropertiesofalumin

8、umalloy.Inthisstudy,threetypesofinoculantswerepreparedbyamethodofmeltreaction.TherefiningeffectoftheseinoculantiontoAl-Cu-Mnalloysandrefiningmechanismwereanaly