Ge 在Al-3.5Cu 合金中的微合金化作用.pdf

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1、第43卷第7期稀有金属材料与工程、，0l_43．NO．720147月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGJuly2014Ge在A1．3．5Cu合金中的微合金化作用范春平，郑子樵，罗先甫，廖忠全，程彬(中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，湖南长沙410083)摘要：通过显微硬度测试、常规拉伸性能测试、透射电镜观察等研究了微量Ge(0．21％)在A1．3．5Cu(质量分数，％)合金中的微合金化作用。结果表明：175℃时效时，由于Ge与空位间有很强的相互作用，Ge的添加抑制了GP区的形成，也使随后析出的和的密度减少，含Ge合金时效响应速率减小，峰

2、值硬度和强度降低。200℃时效时，由于时效温度很高，有利于空位扩散，从而释放了Ge对空位的钉扎，使含Ge合金中总的可动空位数量增多，有利于过饱和固溶体的分解，因此含Ge合金时效响应速率反而有所加快，硬化、强化效果增大。关键词：A1一Cu合金；Ge；微合金化；拉伸性能；微观组织中图法分类号：TG146．21文献标识码：A文章编号：1002—185X(2014)07．1649．06A1．Cu系合金是最重要的时效硬化型铝合金系列本工作主要研究了单独添加Ge对A1．Cu合金时效过程之一，各国材料科学工作者在A1．Cu合金的微合金化方及微观组织性能的影响，并探讨其作用机理。面进行了大量研究

3、。添加的合金化元素大致可以分为两1实验类，一类是添加合金元素后，A1．Cu合金的时效析出系列不发生变化但可能改变原有析出相的析出动力学。采用2种成分的合金试样(成分分析值见表1)，Hardy[1]等在A1．Cu合金中分别添加了微量的Cd、In、其中1≠}合金中不含Ge。采用99．99％的高纯铝、纯镁、Sn(0．01at％)元素，发现这几种微量元素的添加会降99．99％的纯锗、A1—40．6Cu、A1—3．29％Zr中间合金低该合金的低温时效硬化效果，但在较高温度下，这些为原料配制合金。铸锭的厚度为25mm，铸锭经均匀元素又可促进该合金的时效硬化响应。有研究表明[2】，化处理、切头

4、、铣面和轧制等工序获得2mm厚的板许多微量元素的添加都可以起到如前所述的微合金化材。固溶处理制度为530℃／1h，室温水淬后分别在作用，其原因在于低温时效时，微量元素会抑制GP区175和200℃进行人工时效处理。的形成，而温度较高时，微量元素的添加使相的析出硬度测试在MTK1000A显微硬度计上进行，负荷更加均匀。另一类添加合金元素是完全或部分改变为1．96N，加载时间为15S。拉伸样品是沿板材轧制A1一Cu合金的时效析出系列的元素，如在A1．Cu合金中方向截取和加工的板状样，标距间长度30mm，宽度添加微量Mg和Ag元素，由于Mg和Ag原子间的强8mm，采用MTS．858试验机

5、进行拉伸性能测试，拉交互作用，形成原子团簇偏聚，促进了Q相的形核和伸速率为2mm／min。透射电镜观察样品经机械预减薄析出，加快了时效硬化速率，时效后合金的抗拉强度增后双喷穿孔而成，电解液是体积分数为25％的硝酸和大和抗蠕变性能增强[3-5]。Mitlin[，等人研究了Si、Ge75％的甲醇混合液，采用液氮冷却，温度低于一20℃。同时添加对A1．Cu合金时效过程的影响，发现它们能部显微组织观察在TECNAIG20电镜上进行，加速电压分改变合金析出系列，时效初期析出的Si．Ge相为0，为200kV。提供形核场所，增加了峰时效时相的密度，合金的时2实验结果效响应速度和峰值强度显著提高

6、，时效显微组织得到改善。微量Mg、Ge元素添加在A1．Cu合金中也有类似2．1时效硬化效应的作用引。图1为1、2≠}合金固溶淬火后在175及200℃时鉴于目前关于Ge的微合金化研究主要集中在Si、效的时效硬化曲线。由图可以看出，2种合金在2种Ge和Mg、Ge等的同时添加在A1．Cu合金中的作用，温度下的时效硬化行为基本相似，随着时效时间的延而对单独添加Ge的微合金化作用及机理研究较少。故长，硬度值逐渐增加，达到峰值后缓慢下降，在整个收稿日期：2013．07．18作者简介：范春平，女，1989年生，硕士生，中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙410083875738864@qq．c

7、om稀有金属材料与工程第43卷表11、2拌合金化学成分分析结果℃时效时1、2合金达到峰值的时间分别为25和20Measuredchemicalcompositionof1}}and2撑h。与硬度曲线一致，添加Ge的2{!i}合金的抗拉强度()aluminumalloys(，％)和屈服强度(ao．2)比1}}合金高，但峰时效及过时效时的强度值相差不大，这与硬度曲线相一致。1撑、2合金在175、200℃峰时效状态下的相关力学性能数据如表2所示。时效过程中只出现1个峰值。由图la可知，