合金元素对ZLG01合金组织和性能影响

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1、http://www.paper.edu.cn合金元素对ZLG01合金组织和性能的影响刘兆方，王楠，迟长志辽宁工程技术大学材料科学与工程系，辽宁阜新(123000)E-mail：lzypeking@163.com摘要：实验在原ZLG01合金成分的基础上，加入不同含量的稀土元素铈和合金元素铜，以提高合金的硬度和强度。试样铸造完以后，530℃固溶处理4.5小时，60-80℃的温水冷却；然后180℃时效5小时。研究表明：合金元素铜的加入可以提高合金的硬度和强度；稀土元素铈可以细化晶粒，改善合金组织,提高硬度

2、和强度。合金元素铜的加入量为3％，稀土元素铈的加入量为0.2％时，合金的布氏硬度达到107.5，抗拉强度达到246.89MPa,冲击韧性保-2持在11.4J·cm。关键词：铝合金，稀土元素铈，铜，组织，力学性能1.引言铝合金以其密度小、比强度高、耐腐蚀、易加工等一系列优点，广泛地应用在航空、航天、兵器、舰船、交通运输、建筑包装等行业。铸造铝合金是在纯铝中加入其他金属或非金属元素获得的合金，这类合金不仅能保持纯铝的基本性能，而且由于合金化及热处理的作用，具有良好的综合力学性能。但铸造铝合金的强度和硬度明

3、显低于钢铁等材料。合金化与微合金化是提高铝合金强度和硬度的重要手段。铜是铝合金中重要的合金元素；稀铈是重要的微[1-7][8-9]合金化元素，在铝合金中起到净化和细化组织、变质等作用。因此，本土实验以ZLG01合金为研究对象向其中加入铜和铈，以提高合金的强度和硬度。2.实验部分实验配制了几种合金，其中铜和铈的加入量如表1所示。采用石墨坩埚电阻炉作为熔炼设备，中温箱式电阻炉作为热处理设备。金属模具在400℃中温箱式电阻炉中保温备。将坩埚电阻炉的温度设定在805℃，先熔炼ZLG01合金，待合金完全熔化并稍

4、做保温后加入中间合金（铜和铈以中间合金的形式加入），保温一定时间，待中间合金完全熔化后，将炉温降至720℃，待温度稳定后加入六氯乙烷精炼剂，精炼约10分钟后进行变质处理，加入三元钠盐通用变质剂，变质处理约10分钟后撇渣，然后浇入事先预热好的金属模具中。每次浇注可制成三个冲击试样和三个拉伸试样。表1合金元素的加入量Table1Contentofalloyingelementadded编号12345678910Ce加入量%00.10.20.30.10.20.30.10.20.3Cu加入量%02223334

5、44试样成型后进行固溶处理，其工艺为530℃保温4.5h；随后进行时效处理其工艺为180℃保温5h。然后进行冲击、抗拉强度和布氏硬度实验（每种成分下，用三个试样进行实验）。金相组织观察时经混合酸水溶液腐蚀后，用400倍显微镜进行观察。-1-http://www.paper.edu.cn3.实验结果及分析3.1硬度和强度实验结果及分析各试样的布氏硬度实验结果见表2，强度实验结果见表3。将表2中数据绘制成图2(a)、(b)，表3中数据绘制成图3(a)、(b)，以便于分析。表2试样的布氏硬度Table2Br

6、inellhardnessofspecimenCe%-Cu%0-00.1-20.2-20.3-20.1-30.2-30.3-30.1-40.2-40.3-4HB72.483.1103.6100.084.9107.511093.4111.5117.5表3试样的抗拉强度Table3TensilestrengthofspecimenCe%-Cu%0-00.1-20.2-20.3-20.1-30.2-30.3-30.1-40.2-40.3-4σb/MPa184.18188.01223.73233.57189.

7、62246.89249.94204.84245.42243.38铜的加入量为2%Ce含量为0.1%120铜的加入量为3%Ce含量为0.2%铜的加入量为4%120Ce含量为0.3%115115110110105HB105HB1001009595布氏硬度90布氏硬度90858580800.1%0.2%0.3%2%3%4%Ce含量铜的加入量图1(a)铈加入量对ZLG01合金硬度的影响图1(b)铜加入量对ZLG01合金硬度的影响Figure1(a)EffectofthecontentofCeriumFigur

8、e1(b)EffectofthecontentofcopperaddedonthehardnessofZLG01alloyaddedonthehardnessofZLG01alloy3.1.1铈加入量对合金硬度和抗拉强度的影响由图1(a)可知,铜加入量为2%，铈加入量为0.1%时，合金的布氏硬度为83.1，明显大于原合金成分的硬度值。此时增加铈加入量，合金的硬度继续增加。但当铈加入量达到0.2%时，若继续增加铈的加入量，合金的硬度呈下降趋势。铜加入量为3