稀土對alsi7cu2mg合金高溫性能影響

Vol23NoJournalofNonferrousJuly第23Vol23NoJournalofNonferrousJuly ，楊晶，劉云，黨驚知，徐(中學材料科學與，太原Y含量的增加，AlSi7Cu2Mg250℃的高溫強度(抗拉強度和屈服強度)和伸長率先增加后降低；Y0.1%的AlSi7Cu2Mg合金的高溫力學性能最高，抗拉強度、屈服強度和伸長率分別為275MPa、240MPa12.4%；微量Y對AlSi7Cu2Mg合金的強化作用主要是其對Si相的變質(zhì)細化作用，在Y含量為0.1%時，Si相獲得最佳的變質(zhì)效果。:稀土Y；Al-Si-Cu-Mg號：TG EffectofYonhightemperaturemechanicalpropertiesofAlSi7Cu2Mgalloy(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,NorthUniversityof,Taiyuan030051,:TheeffectofYcontentsonthehightemperaturemechanicalpropertiesofAlSi7Cu2Mgalloyswasinvestigatedbyelectronicuniversalmaterialtestingmachine,scanningelectronmicroscopy(SEM)anddifferentialthermalysis(DTA).TheresultsindicatethattheultimatetensilestrengthandelongationoftheAlSi7Cu2Mgalloywith0.15%Y(massfraction)decreasewithincreasingtemperature.Theultimatetensilestrength,yieldstrengthandelongationoftheAlSi7Cu2Mgalloyswith0.1%Yincreaseuptothe umvalueandthendecreasewithincreasingYcontentat250℃.Thealloywith0.1%Yhasthehighesthightemperaturemechanicalproperties(ultimatetensilestrengthof275MPa,yieldstrengthof240MPaandelongationof12.4%).ThestrengtheningeffectoftraceYontheAlSi7Cu2MgalloysismainlyrelyingonthemodificationofeutecticSiphase,theoptimalmodificationofSiphasecanbeobtainedwith0.1%Y.的重要[1]，稀土在鑄造鋁合金中起到細化組力學性能等方面的良好作用[5?8]。中等[9]認為YYCu4Al8化合物，降低高溫瞬時強度，

250100h高溫熱后的高溫瞬時強度。且Y加入2519鋁合金中主要形成Al6Cu6Y稀土化合物并沿晶界分布；改Y(0.1%)對2519鋁合金鑄態(tài)中的第二相具有球化和細化作用[10]。等[11]研究了稀土Y對過共晶鋁硅合金 通信作者：楊晶，教授，博士 富鋁稀土相β相(Al3Y)，生成溫度遠高于鋁的，Al-Si-Cu-Mg系鑄造鋁合金因其密度低、有良好AlSi7Cu2Mg合金的高溫(200~300℃)Y0.15%的AlSi7Cu2Mg合金在不同溫度下的高溫力學性能和不同Y含量的AlSi7Cu2Mg250℃下的高溫力學性能，探討了稀土Y對其高溫性能影響。采用AlSi12、AlMn10、AlCu50、AlZr4、AlTi5B1中間合金、純Mg和純Al在30kg電阻爐中熔制0.25%、0.5%和0.8%的合金試樣。試樣采用金屬型于(700±5)℃澆注，熱處理后加工成尺寸為d5mm×25mmT6熱處理工藝，即固溶處理(490℃，8h)+(515℃，6h)+(538℃，4h)，然后淬火(室溫水淬)，時效處理(170℃，8h，空冷)。1Table1Compositionysisofexperimentalalloy(massfraction,%)在新三思CMT?5105電子萬能材料試驗機上進行高溫拉伸性能測試，升溫速率為10℃/min，分別在3根試樣值的平均行差熱分析(DTA)A12O3坩堝作為樣品坩700℃，加熱

樣夾持端，組織腐蝕劑為鹽酸(3mL)、硝酸(5mL)、氫氟酸(2mL)和蒸餾水(250mL)的混合液。YAlSi7Cu2Mg合金高溫力學性能的和文獻[13?15]中同類鋁合金在不同溫度(200、250和300℃)1(a)200℃下添加Y的合金的抗拉強度比未添加Y的AlSi7Cu2Mg合金的抗拉強度略低8MPa，而在250和300℃下則比未添加Y的同類發(fā)動機缸體缸蓋用鋁合15~26MPa1(b)可以看出，添加Y的AlSi7Cu2Mg合金伸長率隨拉伸溫度的升高而降低，這同文獻[13]YAlSi7Cu2Mg合金的伸長率變化規(guī)律相同，但添加0.15%Y的AlSi7Cu2Mg合金的伸長率則比同類合金的[13?15]高出1含Y0.15%的AlSi7Cu2Mg合金在不同溫度下的力學Fig.1TensilepropertiesofAlSi7Cu2Mgalloycontaining0.15%Yatvarioustemperatures:(a)Tensilestrength?(b)200300250℃來研究不同Y2(a)可以看出，隨Y25010min后的Y含275MPa，屈服強度約為240MPa，與未加Y的AlSi7Cu2Mg合金相隨著Y含量的增加，合金試樣伸長率總體上呈下降趨YAlSi7Cu2Mg10.3%左右，而Y0.8%時，伸長率3%70%Y的加入量達到

成金屬間化合物能力較強，這種化合物常常存在加入少量Y時，由界上強化相數(shù)量的增加，合金入過多時，由于大量的金屬間化合物富集界，可在合金中添加不同含量的稀土元素，其發(fā)揮的作用不同9]，添加少量稀土元素時，由于未形成稀土金元素添加量足以生成金屬間化合物以及固溶強化相Y相，但是共晶硅相隨著Y3所示為不同Y含量的AlSi7Cu2Mg合金試樣SEM3(a)Y的情鋒利的邊緣。當Y含量達到0.05%時，合金中的共晶隨著Y含量的繼續(xù)增加，合金中的共晶硅相又開始變?nèi)鐖D3(e)和(f)所示。2給出了不同含量Y的AlSi7Cu2Mg合金中Siμm，標準差(SD)3.78μm0.05%的Y后，表2不同Y含量的AlSi7Cu2Mg合金中硅相顆粒大小及其Table2ParticlesizeandaspectofSiphaseinAlSi7Cu2MgalloywithdifferentYcontents 02YAlSi7Cu2Mg合金高溫(250℃)Fig. EffectofYcontentonmechanicalpropertiesAlSi7Cu2Mgalloysatelevatedtemperature(250℃):Strength?(b)3不同Y含量的AlSi7Cu2MgSEM5.2μm2.54μm；當Y0.1%時，共晶硅相的平均長4.3μm2.08μm；當繼續(xù)增加Y含微量Y不僅改變了共晶硅相顆粒尺寸，也改變了2Y0.1%左右時，合金中大部分共晶硅相的形狀因子接近1；隨著Y含量的增加，合金中較多共晶硅相的形狀因子明在Y對亞共晶硅變質(zhì)處理中，存在著過變質(zhì)現(xiàn)象。圖4所示為8組試樣含Y(0.0~0.25%)的AlSi7Cu2Mg合金DTA4可見，樣品在加放大圖(575~595可以看出，未添加Y的

li7ug588Y(Y含量為.2Y降低了li7gTIEN等17]通過熱分析證實了在合金中添加微量的Y共晶的生長，且有較大的共晶過冷度。JJIC等[18]認為硅相的形貌變化依賴于共晶的形核和溫度Luand和awell理論，即由雜質(zhì)誘減弱或，使共晶硅相的生長方向不斷改變，分枝圖4添加不同量稀土Y的AlSi7Cu2Mg合金DTA曲線Fig.4 DTAcurvesofAlSi7Cu2MgalloyswithdifferentcontentsofY50.15%YAlSi7Cu2Mg合金在200~300℃拉伸后的斷口形貌。從圖5可知，AlSi7Cu2Mg合金的高溫斷口表現(xiàn)出韌性斷裂為主，200℃有長大趨勢，并開始出現(xiàn)少量的準解理棱；300℃下，拉伸斷口的韌窩變得特別粗大且深，斷口上萌生了較多的解理面。含0.15%YAlSi7Cu2Mg合金斷口形貌隨拉伸溫度不同而產(chǎn)生移動、有關(guān)。溫度升高，位錯密度及位錯阻力減隨溫度的升高，0.15%YAlSi7Cu2Mg合金的強度及伸長率均呈下降趨勢，但添加0.15%Y的AlSi7Cu2MgY的同類鑄造鋁合金15~26MPa，而伸長率則高65%~100%。

5Y0.15%AlSi7Cu2Mg合金在不同溫度下拉伸斷口的SEM像Fig.5SEMimagesoftensilefractureofAlSi7Cu2Mgalloyswith0.15%Ytestedatdifferenttemperaturesfor10min:(a)200℃?(b)250℃?(c)300℃℃下的高溫強度(抗拉強度和屈服強度)先增加后降Y01%Y的li7g2540和12.4。微量Y對AlSi7Cu2Mg合金高溫性能的改善主Y含量0.1%時，AlSi7Cu2Mg250℃下的高溫力學石為喜,高波,涂贛峰,.Nd變質(zhì)過共晶Al-17.5%Si合金的微觀組織和斷口形貌[J].中國有色金屬學報,2011,21(4):SHIWei-xi,GAOBo,TUGan-feng,LIShi-wei.MicrostructureandfracturemorphologyofhypereutecticAl-17.5%SialloymodifiedwithNd[J].TheJournalofNonferrousMetals,2011,21(4):719?725.ZHANGWen-da,LIUYun,YANGJing,DANGJin-zhi,XUHong,DUZhen-min.EffectsofSccontentonthemicrostructureofas-castAl-7wt.%Sialloys[J].MaterialsCharacterization,2012,66:104?110.李桂榮,王宏明,趙玉濤,陳剛,陳登斌,韓劍,戴起勛.7055鋁合金熔煉和凝固過程的作用機制[J稀有金屬材料與工程,2010,39(1):80?84.LIGui-rong,WANGHong-ming,ZHAOYu-tao,CHENGang,CHENDeng-bin,HANJian,DAIQi-xun.EffectMechanismofyttriumonmeltingandsolidificationof7055aluminumalloy[J].RareMetalMaterialsandEngineering,2010,39(1):80?84.LIMin,WANGHong-wei,WEIZun-jie,ZHUZhao-jun.TheeffectofYonthehot-tearingofAl-5wt.%Cubasedalloy[J].MaterialsandDesign,2009,31(5):2483?2487.WANDi-qing.SiphasemorphologyandmechanicalpropertiesofZL107AlalloyimprovedbyLamodificationandheattreatment[J].TransactionsofNonferrousMetalsSocietyof,2012(22):1051?1054.XINGPeng-fei,GAOBo,ZHUANGYan-xin,LIUKai-hua,TUGan-feng.EffectoferbiumonpropertiesandmicrostructureofAl-Sieutecticalloy[J].JournalofRareEarths,2010,28(6):張新明,王文韜,劉波,陳明安,劉瑛,高志國,葉凌英,賈寓真Nd2519鋁合金組織與耐熱性能的影響[J中國有色金屬學報,2009,19(1):15?20.ZHANGXin-ming,WANGWen-tao,LIUBo,CHENMing-an,LIUYing,GAOZhi-guo,YEling-ying,JIAYu-zhen.EffectofNdadditiononmicrostructuresandheat-resistingpropertiesof2519aluminumalloy[J].TheJournalofNonferrousMetals,2009,19(1):15?20.ZHANGXing-guo,MEIFei-qiang,ZHANGHuan-yue,WANGonmicrostructureandpropertiesofAl-Zn-Mg-Cu-Zralloys[J].MaterialsScienceandEngineeringA,2012,552:230?235.中,張新明,陳明安,周卓平,龔敏如.2519合金組織及耐熱性能的影響[J].材料科學與工程學報,2005,23(1):LIHui-zhong,ZHANGXin-ming,CHENMing-an,ZHOUZhuo,GONGMin-ru.EffectofYadditiononmicrostructureandelevatedtemperaturepropertiesof2519aluminumalloy[J].JournalofMaterialsScienceandEngineering,2005,23(1):38?41..:LIHui-zhong,ZHANGXin-ming,CHENMing-an,

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