Mo合金化对Al-Mg合金和Al-Mg-Si合金组织和性能的影响

作     者：韩向楠 

作者单位：桂林理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：亓海全

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：Al-Mg合金 Al-Mg-Si合金 Mo合金化 高温拉伸 耐火铝合金 

摘      要：铝合金材料具有轻质高强的特点,跨度相同的铝合金结构可以较钢材减轻自重20%～30%,由于其可塑性强、外形美观、表面性能好、经济效益好、能够更好地满足具有复杂建筑造型的结构需求等优点,被广泛应用于建筑、桥梁等大跨度空间结构建筑。但铝合金结构的耐火性能较差,在短时间内结构性能会发生严重退化,因此对其进行防火设计尤为重要。目前,耐火铝合金的研制在国内外还是一个比较新的方向,尤其在理论研究方面极为稀缺,界内学者对耐火铝合金的高温强化机理缺少足够的认识,并且对组织与高温性能的影响也没有明确的看法。本论文拟对以Mo元素含量分别为0%、0.08%、0.17%、0.37%、0.53%、0.86%的Al-Mg合金和Mo元素含量分别为0%、0.11%、0.27%、0.36%、0.39%、0.70%的Al-Mg-Si合金为试验对象,结合金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等表征设备以及高温拉伸等测试方法,对其性能和组织的关系开展深入研究。本文探讨了耐火铝合金的耐火机理以及Mo对铝合金组织和力学性能的影响规律,为耐火铝合金的最终成分设计和实际生产提供依据,并保证了工业生产的可能性。主要研究成果如下:对于Al-Mg合金来说,Mo含量不超过0.08%时,冷轧态Al-Mg合金轧板晶粒形貌为纤维状,组织中未发现AlMo结晶相,材料性能较好。当Mo含量增至0.17%,轧板晶粒形貌无明显变化,组织中开始出现AlMo结晶相,合金固溶强化效果减小,强度降低。当Mo含量增至0.37%～0.53%时,AlMo结晶相数量增加,开始再结晶,强度有所降低。当Mo含量增至0.86%时,AlMo结晶相数量进一步增加,但由于大量半共格AlMo弥散相对再结晶的抑制作用增强,因此轧板的再结晶程度有所降低,材料性能较好。随拉伸温度的提高材料强度呈下降趋势,Mo含量为0.08%和0.86%时材料具有较高的高温强度,这主要与半共格AlMo弥散相的高温稳定性有关。Al-Mg-Si合金中添加的Mo元素具有一定阻碍再结晶长大作用,也可抑制固溶时效处理过程中位错的减少,并提升位错对强度的贡献,Mo含量为0.39%的合金效果最为明显。但Mo含量过多会形成大量粗大AlMo结晶相,该结晶相中存在较多的Si元素,不利于材料性能的提升。基于AlMo弥散相的耐高温性,Mo合金化的Al-Mg-Si合金具有良好的高温力学性能,高温抗拉强度可提升33%～60%。其中,Mo含量为0.39%时,其室温抗拉强度可提高约85%达到278 MPa。