锰元素对喷射成形高强铝合金固溶组织和性能的影响.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：锰元素对喷射成形高强铝合金固溶组织和性能的影响季飞蔡元华张济山郝斌（北京科技大学新金属材料国家重点实验室100083）摘要：利用光镜扫描电镜和X射线衍射的观察以及力学性能检测研究了在高强铝合金中加入锰后对合金固溶组织、拉伸性能以及断口形貌的影响。结果表明加入锰后能使固溶温度得到提高；通过断口形貌SEM扫描可以看出含锰铝合金的韧窝比不含锰铝合金要细小在不出现粗大含锰相时加锰后断口上沿晶断裂减小；同时在高强铝合金中添加锰元素能提高材料的屈服强度和极限抗拉强度。关键词：喷射成形；超高强铝合金；显微组织；Mn；性能分类号：InfluenceofMncontentonmicrostructureofspray-formed7xxxseriesaluminumalloyJIFeiCAIYuan-huaZHANGJi-shanHAOBin(StateKeyLaboratoryofAdvancedMetalMaterial100083)Abstract:TheaffectofMnonsolutionstructuretensilestrengthandmicrographsoffractureofultra-highstrengthaluminumalloyswerestudiedbyuseofOPSEMandXRDanalysis.TheresultsshowthatMnelementwillincreasesolutiontemperature;aluminumalloywithmanganesehassmallersizeofdimpleandlowerfractionofintergranualfracturesurfacethanthoseofaluminumalloywithoutmanganesewhencoarseprecipitatescontainingmanganesedidnotappear;withmanganeseaddeditwillimproveYSandUTSofhighstrengthaluminumalloy.Keywords:spraydeposition;ultra-highstrengthaluminumalloy;microstructure;Mn;property前言高强铝合金具有密度小强度高加工性能好等特点在航空航天和交通运输等领域得到广泛应用。作为主要航空航天结构材料的铝合金正向超高强度、耐腐蚀、低密度、耐热方向发展[12]。其中Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金具有广阔应用前景其发展方向是进一步提高合金的强度和综合性能[2]。在材料制备过程中通过细化晶粒提高合金元素的固溶度添加微量元素减少杂质含量选择合适的热处理工艺等方法都可以提高铝合金的强度和塑性。随着热处理工艺的日趋完善在铝合金中添加微量元素从而提高铝合金的综合性能越来越受到研究者的重视。近年的研究发现在7xxx系铝合金中添加锰不仅能细化晶粒、阻碍基体晶粒长大和再结晶而且在不降低铝合金塑性和韧性的情况下能显著地提高铝合金强度[3-5]。这主要是由于在铝合金固溶体中形成了细小弥散的含锰相这种在合金中均匀分布的含锰相的产生阻碍了晶粒的长大。同时由于含锰相的硬度比铝合金固溶体的硬度大许多在合金塑性变形时含锰相促进了晶粒的均匀变形使滑移难以进行从而降低了合金中的应力应变集中。本文分析了用喷射成形工艺制备的超高强铝合金中加入锰含量为0.0%~2.0%的三种7xxx系超高强铝合金确定了在超高强铝合金中添加锰元素对铝合金固溶处理和拉伸性能的影响为喷射成形超高强铝合金成分设计以及变形加工热处理提供依据。实验方法实验用合金成分如表1。雾化气体为工业纯氮气雾化压力为0.50.6MPa；喷射时接受基板转速为接收盘旋转速度3060rpm接受基板下降速度为0.5mm/sec雾化距离380400mm斜喷角2030°喷射沉积雾化温度为720750℃。沉积坯经机加工之后进行挤压。挤压温度为420℃挤压比为20：1。固溶处理时间定为90min固溶温度分别为470℃、480℃、490℃、500℃。设置了两种时效制度分别为120℃×24h和130℃×20h。组织分析和能谱分析在Cambridge-S250型扫描电镜（SEM）上进行X射线衍射在PhilipsAPD-10型射线衍射仪上完成强度测试在MTS810力学性能试