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热暴露时间对铝合金力学性能的影响

2020-7-20 14:22:26      点击:

对热暴露不同时间的四组拉伸试样进行拉伸试验,随着热暴露时间的增加,四种不同材料的抗拉强度急剧下降,伸长率急剧上升,最后都逐渐稳定。强度下降分为两阶段,暴露0-25h属于性能急剧下降阶段,25-200h属于性能稳定阶段;伸长率提高也分为两个阶段,暴露0-25h属于急剧增加阶段,25-200h属于稳定阶段。同时,在相同的热暴露时间下,Cu含量的增加,其热暴露后的抗拉强度有所增加。四种材料热暴露前后性能对比,可以看出,4组合金试样在经过300℃热暴露25h后,抗拉强度都急剧下降,下降率均超50%,而且可以看出,低硅铸造铝合金的热稳定性及A356铝合金处于相同水平。

由于热暴露试验相当于试样处于过时效状态,随着热暴露时间的延长,析出相逐渐长大,对位错的阻碍作用逐渐减弱,因此,试样抗拉强度在热暴露后会有急剧下降的趋势。随着热暴露时间的延长,富铜高温强化相的长大需要消耗溶质原子,当晶界附近固溶于基体中的溶质原子耗尽之后,只有通过晶界附近富铜相的重新溶解来补充溶质原子。因此,随着Cu含量的增加,晶界处AL2Cu强化相溶解后的残余量会比较多,进而减缓合金性能下降的趋势。另外,随着热暴露时间的增加,合金组织中沉淀相的分布会产生变化,沉淀相会变得粗大,且数量逐渐减少,导致晶界变得脆弱,更容易断裂,使用铝合金抗拉强度急剧下降。

为了更好的探究试样抗拉强度的明显下降的原因,对各组拉伸试样的断口进行了扫描电镜观察,                        

未经过热暴露的试样的断口和热暴露25h的试样的断口有明显的差别。热暴露25h后,断口上出现很多孔洞,这可能是造成热暴露后试样的搞拉强度急剧下降的原因之一。另外,试样经热暴露后,韧窝从小而多变成了大而少,并且韧窝变得不均匀。未经过热暴露的试样,不同Cu含量的试样的断口也有差别,从SEM照片也可以看出,随着Cu含量的不断增加,韧窝逐渐变得小而多。经过25h的热暴露后,从SEM照片可以看出,随着Cu含量的增加,韧窝的不均匀性有所改善,并且孔洞有所减少。        

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                             南京诺金高速分析仪器厂

                                       2020年7月20日    

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