不同热处理条件下Al-8Zn-2.5Cu-2Mg-xHo合金组织和性能研究

作     者：宁小丹 

作者单位：太原科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李秋书

授予年度：2019年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：Al-8Zn-2.5Cu-2Mg-xHo合金 热处理工艺 力学性能 导热性能 

摘      要：随着近几年超高强铝合金在汽车、航空航天等方面的应用越来越多,以及在使用过程中也会面临复杂的环境变化,超高强铝合金的性能要求也在不断提高,即要求需要优良的力学性能,也要求具备较好的导热性能。本实验希望制备出导热性能与力学性能兼备的一种新的超高强铝合金,来满足发展需求。本实验采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、万能实验拉伸机、硬度计和导热仪等仪器,分析了铸态Al-8Zn-2.5Cu-2Mg-xHo(x=0、0.1、0.3、0.5 wt.%)合金以及不同热处理工艺下的Al-8Zn-2.5Cu-2Mg-0.3Ho合金的微观组织、力学性能以及导热性能。实验结果表明:在Al-8Zn-2.5Cu-2Mg合金中加入Ho元素后,合金的显微组织由树枝晶变为等轴晶,且Ho元素能细化晶粒;随着Ho含量的增加,合金的晶粒组织细化的越明显,在Ho含量为0.5 wt.%时,晶粒达到最细。随着Ho含量的增加,合金的抗拉强度、伸长率以及硬度都是先增大后减小。当Ho含量为0.3 wt.%时,合金的抗拉强度、伸长率以及硬度最大,分别为175 MPa、7.5%、127 HB。Al-8Zn-2.5Cu-2Mg-0.3Ho合金经过470℃/40 min的固溶处理后,其组织中的Mg Zn相以及AlHo相固溶的最充分,此时合金的抗拉强度和伸长率达到最大,硬度最小,分别为320 MPa、13.219%、111.5 HB。继续进行150℃/36 h的时效处理后,合金组织中的Mg Zn相以及AlHo相重新析出来,弥散分布在晶界以及晶粒内部,合金的抗拉强度、伸长率以及硬度达到最大,分别为357 MPa、13.279%、257.7 HB。室温下随着Ho含量的增加,铸态Al-8Zn-2.5Cu-2Mg-xHo合金的导热率不断升高;当Ho含量为0.5 wt.%时,合金的导热率达到108.452 W/(m·k),导热性能最好。随着环境温度的升高,铸态Al-8Zn-2.5Cu-2Mg-xHo合金的导热率呈现出先升高后降低的趋势;当环境温度达到210℃时,Ho含量为0.3 wt.%的Al-8Zn-2.5Cu-2Mg-xHo合金的导热率最高,达到124.844 W/(m·k)。对Al-8Zn-2.5Cu-2Mg-0.3Ho合金进行时效处理之后,其导热率随时效温度和时效时间的增加不断升高,在时效制度为170℃/24 h时,合金的导热率最高,达到169.495 W/(m·k),导热性能最好。随环境温度的升高,合金的导热性能也在不断提高。