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采用活性熔剂保护熔炼,水冷铜模激冷铸造技术,制备了含Ag和不含Ag的两种A-Cu-Mg合金铸锭。该合金铸锭经均匀化、热轧、冷轧加工成3mm厚板材。测试了两种合金的时效硬化曲线及室温与高温力学性能；采用金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了合金不同处理状态下的显微组织与断口形貌。研究了微量Ag对Al-5.3Cu-0.8Mg合金组织与性能的影响,以及Al-5.3Cu-0.8Mg-0.5.Ag合金的热处理制度。结果表明:
1.在Al-5.3Cu-0.8Mg合金中添加微量Ag,加快了合金的时效过程,硬化峰值由10h提前到4h,提高了合金的时效硬化能力,抑制了合金中GP区的析出；同时也改变了基体合金的时效过程。
2.在Al-5.3Cu-0.8Mg合金中添加微量Ag后,可显著提高合金的室温及高温强度。合金的室温屈服强度和抗拉强度分别提高了50MPa和30MPa；合金在.250℃的屈服强度和抗拉强度分别增加了80MPa和40MPa,同时合金塑性保持在较高水平。
3.在Al-5.3Cu-0.8Mg合金中添加Ag后,并未改变其铸态晶粒组织和抑制再结晶。经固溶处理后,加Ag和不加Ag的合金均发生了完全再结晶,形成了细小的等轴状晶。
4.Al-5.3Cu-0.8Mg合金的主要析出强化相为θ’相和少量S’相,添加Ag后,其主要强化相为Ω相和少量θ’相。在峰时效态Ω相尺寸较小,数量明显多于θ’相。当温度升高到250℃时,Ω相的抗粗化能力明显高于θ’相,具有较好的耐热性能。但当温度到达300℃时,Ω相显著长大,且θ’相部分转化为θ相。
5.两种合金的断口均表现为韧性断裂,随温度的升高,合金的韧窝越来越大,并且越来越深,合金的塑性越来越好。Ag的添加会使合金的塑性略有降低。
6.固溶温度和固溶时间对Al-5.3Cu-0.8Mg-0.5Ag耐热铝合金板材的拉伸力学性能影响较大,合金适宜的固溶温度为515℃,固溶时间为1.5h。经此制度固溶处理后冷水淬火,于185℃时效4h,合金的抗拉强度σb、屈服强度σ0.2和延伸率δ分别为504MPa、462MPa和12.2％。
7.适当提高固溶温度或延长固溶时间,合金中的过剩相的溶解程度增大,提高了合金的固溶程度,从而提高合金的强度,但过高固溶温度或过长固溶时间使合金的延伸率降低。
8.Al-5.3Cu—0.8Mg.O.5Ag耐热铝合金板材在170℃、185℃和200℃下时效均具有显著的时效强化特性,在同一时效温度下,合金硬度随着时效时间的延长先逐渐上升,在达到硬度峰值后又逐渐降低。在不同温度下时效,合金表现出不同的时效动力学特性,随着时效温度的升高,合金达到时效硬度峰值的时间缩短,而相应的时效硬度峰值则先升高后降低。值得注意的是185℃时效时,合金达到峰值后其硬度值很长时间内都几乎没有降低。合金适宜的时效温度为185℃,时效时间为4h。