Yb对Al-4Cu-0.3Mg-0.4Ag合金高温蠕变的影响.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterEffectofYbonCreepBehaviorofAl—4Cu一0．3Mg-0．4AgAlloyatElevatedTemperaturesByYinchunWangSupervisor：Prof．BinCaiCondensedMatterPhysicsSchoolofPhysicalEngineeringApril，2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论

2、文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用期学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术

3、论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：日期：年月日摘要通过熔配法制各Yb含量分别为0，0．1，0．2和0．35％的AI-4Cu．0．3Mg．0．4Ag合金(质量百分比，下同)。通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、维氏硬度试验、差示扫描量热分析仪(DSC)、室温拉伸试验、高温单轴拉伸蠕变试验等方法，研究了Yb添加对A1．4Cu．0．3Mg．0．4Ag合金的微观组织和力学性能的影响。获得了Yb含量和热处理制度对蠕变行为的影响。金相观察表明：Yb添加使合金的晶粒尺寸明显减小，且对晶

4、粒形状也有一定影响：无Yb的A1．Cu．Mg．Ag合金晶粒多为等轴晶，而AI．Cu-Mg．Ag．Yb合金晶粒则主要为条状晶。通过硬度测试，对Yb含量、固溶温度、时效温度和时效时间进行了正交优化试验，发现当Yb含量为0．2％，固溶条件为520oCx2h，时效温度为185oC和时效时间为8h时，合金具有最大硬度。室温拉伸试验表明，相对于没有添加Yb的合金，0．2％和0．35％的Yb添加可使抗拉强度分别提高6．4％和3．8％，屈服强度也分别提高9．1％和6．1％，而延伸率则从无Yb时的13％下降到10％水平。室温拉伸断口SEM观察表明，韧窝较深且内部高低不平，在韧窝内

5、部存在较多的沉淀粒子，随时效时间增加，沉淀粒子尺寸略有变大。EDS能谱分析可知，这些沉淀粒子主要由Al和Cu原子组成，原子比接近2：1，由此可知，沉淀粒子应为A12Cu。相同条件(200oC和200MPa)下的蠕变测试表明，0．2％Yb添加合金具有最佳的高温抗蠕变能力，其蠕变寿命为31．7h，相对于0％Yb(24．6h)和0．35％Yb(27．1h)含量合金，分别提高了29％和17％，相应的最小蠕变速率害。i。为8．18×10。8S～，也明显小于0％Yb(1．35x10。7Sd)和0．35％Yb(9．71×10堪S’1)的￡旆。这表明适量Yb添加的确能提高合金抗

6、蠕变能力。不同温度和应力下的蠕变测试表明：对三种Yb含量(0％，O．2％和O．35％)合金而言，蠕变表观应力指数”均随蠕变温度降低而增加；在相同蠕变温度下，刀随Yb的增加先减小后增加。较大的门和表观激活能Q表明：该合金的蠕变应存在门槛应力6。h。取纯Al的应力指数值(4．4)，可获得不同温度下的6。h。实验发现13"th均随着温度升高而近似线性降低。不过蠕变激活能(0，0．2和0．35％Yb摘要含量合金的Q分别为41．9，56．8和50．9kJ／too!)明显小于纯A1的自扩散激活能(142kJ／m01)，而与晶界或空位扩散激活能相当。蠕变断口SEM观察表明，随

7、蠕变应力增加，韧窝中析出相尺寸变化不大，但数量有所增加；随蠕变温度提高，韧窝中析出相尺寸则略有变大。对0．2％Yb含量的A1．Cu．Mg．Ag．Yb合金在不同时效条件下(欠时效、峰时效和过时效)的蠕变行为进行了对比研究。发现在200oC和200MPa下的欠时效和过时效的蠕变寿命分别为68．8和68．4h，明显长于峰时效蠕变寿命(31．7h)；相应的最小蠕变速率叠。洒分别为4．96×10‘8S‘1和4．98x10‘8s～，也明显小于峰时效处理值(8．18×10{s‘1)。对三种时效条件，门槛应力6tll均随温度升高近似线性降低，在相同温度下，欠时效与过时效处理的a

8、th明显高于峰值时效。欠