合金材料添加鋯對合金拉伸性能的影響

不添加和添加鋯的合金材料在室溫和高溫下的拉伸性能。對經(jīng)過各種時效處理的合金樣品進行了拉伸試驗，目的是了解添加量對合金拉伸性能的影響。鋯只與Ti、Si和Al反應(yīng)，形成相(Al,Si)2(Zr,Ti)和(Al,Si)3(Zr,Ti)。在25℃下測試表明，鑄態(tài)和固溶熱處理條件下的質(zhì)量指標值分別為259和459 MPa。在整個時效處理范圍內(nèi)，屈服強度最大為345 MPa，最小為80 MPa。室溫條件下，在250°C穩(wěn)定200 h的t5處理樣品的極限拉伸和屈服強度值與在相同條件下穩(wěn)定的t6處理樣品的極限拉伸和屈服強度值相當，在高溫(250°C)拉伸試驗中更高。在250°C長時間暴露后，強化析出相的粗化導(dǎo)致強度值明顯降低，特別是屈服強度，延性值顯著增加。

合金材料屬于Al-Si-Cu-Mg系，類似于廣泛用于汽車發(fā)動機缸體[1]的B319合金。合金材料的高硅含量提高了合金鑄造性能而銅和鎂的存在明顯提高屈服強度(y)和極限抗拉強度(ut)的合金材料由于金屬間化合物的形成階段,主要Al2Cu或共晶鋁+ Al2Cu, Mg2Si沉淀[2,3]。但固溶過程中Cu的偏析行為會導(dǎo)致合金初熔，使合金強度明顯降低。Mg的加入與Sr有很強的親和力反應(yīng)，導(dǎo)致形成復(fù)雜的Mg2SrAl4Si3金屬間相，從而降低了Sr作為Si改性劑[5]的有效性。在不含Cu的情況下，高Fe和Mg含量導(dǎo)致固溶處理過程中形成難以溶解的π-FeMg3Si6Al8相[6,7]。在第四系A(chǔ)l-Si-Cu-Mg合金體系中，q相(Al4Mg8Cu2Si6)可以與Al2Cu、Mg2Si和Si相共存，這取決于Cu、Mg和Si的含量[8,9,10,11]?？赡苡绊戣T鋁合金力學(xué)行為的不同因素。

在鋁合金中加入鋯可以細化晶粒結(jié)構(gòu)，主要是Al3Zr等細小共格彌散體的存在阻礙了位錯運動，從而提高了鋁合金[13]的高溫力學(xué)性能。為提高合金中Al3Zr析出相的體積分數(shù)，根據(jù)Al-Zr相圖，將合金中Zr的濃度保持在0.3 wt.%左右。固溶熱處理的主要目的是在高溫(低于共晶溫度)下獲得過飽和固溶體。因此，在凝固過程中，通過溶解析出相，如β-Mg2Si、θ-Al2Cu、Q-Al5Cu2Mg8Si6、π-Al9FeMg3Si5和β-Al5FeSi相，會形成均勻的過飽和固溶體(SSSS)。β-Mg2Si和θ-Al2Cu相在最佳固溶熱處理溫度和時間下易于溶解。根據(jù)合金成分和固溶極限確定固溶處理溫度;但是，它必須低于鑄態(tài)組織中存在的相的熔點，以避免這些相的初始熔化。