Ti对新型耐热铝合金微观组织和高温力学性能的影响

尹冬松， 张 宁， 张任旭， 王 锰， 殷 波

(黑龙江科技大学 材料科学与工程学院, 哈尔滨 150022)

0 引 言

铝合金以其轻质、高强和耐蚀等优势在航天、航空、汽车和轨道交通等领域得到了广泛的应用。但铝合金部件在应用过程中，环境温度升高会造成其力学性能降低，如：采用铝合金制造发动机缸体。在高温环境下，铝合金的力学性能显著降低，影响了其应用领域的进一步拓广[1]。Al-Cu、Al-Cu-Mg系铝合金是最常用的耐热铝合金系列，当使用温度超过200 ℃后，力学性能下降，显著降低其使用性能，因此开发一种新型的耐热铝合金迫在眉睫[2]。

对耐热铝合金开发最主要的方法是添加合金元素，形成耐热相，改善其高温性能，研究表明，适量的Ni能够提高铝合金的高温力学性能。Wang等[3]研究Al-Cu-Mg合金，通过添加元素Ni和Fe分析合金的微观组织，发现微观组织由α-Al 基体、Al/Al2CuMg 共晶结构和Al7Cu4Ni金属间化合物组成，这些微观组织可以增加高温下微观结构的稳定性。

在铝合金中，稀土元素能够和铝元素生成高熔点颗粒相，细化晶粒，并提高高温拉伸性能。其中Sc具有明显的细化晶粒和提高再结晶温度的优势，但由于其昂贵的成本制约了其大量的应用[4]。因此，通过利用Zr来替代部分Sc，实现Sc、Zr复合合金化能够更显著的细化铝合金的显微组织，可以提高铝合金再结晶温度，进而提高合金的室温力学性能，改善高温拉伸性能[5-7]。前期课题组在Al-5.3Cu-3.1Ni-1.2Mg的基础上对Sc、Zr复合合金化进行研究，发现能够明显提高铝合金的室温力学性能，但对高温力学性能提高有限。……