铝锰合金应用及研究现状毕业论文.doc

铝锰合金研究现状毕业论文1.1铝锰合金研究现状 1.铝锰合金 纯铝的力学性能不高，不适宜制作承受较大载荷的结构零件。为了提高铝的力学性能，在纯铝中加入某些合金元素制成铝合金，铝合金仍保持纯铝的密度小和抗腐蚀好的特点，而力学性能比纯铝高的多[1]。 铝合金可以分为变形铝合金和铸造铝合金[2]。由于本文的需要，主要研究变形铝合金内容。目前主要的变形铝合金如表1.1所示，变形铝合金主要通过熔炼注成铸锭后，再经热挤压加工形成各种型材、棒材、管材和板材来使用。常用变形铝合金中合金元素含量比较低，这样合金中就不会有过多的脆性第二相，影响合金的冷热加工工艺性能[3]。 表1.1 主要的变形铝合金的成分、特点及型号[4] 变形铝合金 不能热处理强化铝合金 防锈铝 Al-Mn 抗蚀性、压力加工与焊接性能好、但强度较低 3A21 Al-Mg 5A05 可热处理强化铝合金 硬铝 Al-Cu-Mg 力学性能高 2A11、2A12 超硬铝 Al-Cu-Mg-Zn 室温强度最高 7A04、7A09 锻铝 Al-Mn-Si-Cu 锻造性能好 耐热性能好 2A14、2A50 2A70、2A80 Al-Cu-Mg-Fe-Ni 在铝合金中，锰是合金[4]。 表1.2常见Al-Mn合金的牌号和化学成分（质量分数%） 牌号 Si Fe Cu Mn Mg Zn 3003 0.6 0.7 0.05~0.20 1.0~1.5 0.1 3004 0.3 0.7 0.25 1.0~1.5 0.8~1.3 0.25 3005 0.6 0.7 0.30 1.0~1.5 0.2~0.6 0.25 3105 0.6 0.7 0.30 0.3~0.8 0.2~0.8 0.25 图1.1 铝锰二元相图Godeeke和Koster给出的铝锰二元相图[6][7]。 虽然Al-Mn合金的强度是随着Mn含量的增加而提高工业用Al-Mn合金只含有质量分数为1.0%~1.6%的MnAl-Mn合金具有高强度，而且有良好的塑性和工艺性能；当Mn时采用常用铸造方法制备的Al-Mn合金会形成粗大、硬脆的Al6Mn化合物,其力学性能塑性严重得影响合金的机械性能和加工性能[8]；过低则会明显降低制品的力学性能。[9]。 总的来说，只要把锰的含量控制在1.0%~1.6%范围里，这样锰还可以提高合金的力学性能而又不会使合金的耐蚀、导电、导热性、加工性和抗腐蚀性等下降所以Al-Mn合金被广泛地应用于包装材料、热交换材料、感光材料、装饰材料、焊接材料等各个方面[3]。 1. 铝锰合金的研究进展 近些年来铝锰合金开发利用取得了深层次的、多方面 的发展。[10] Fe：Fe能溶解于MnAl6中形成（FeMn）Al6（FeMn）Al6 Si：Si是有害杂质，Si与Mn形成复杂三元相三元相T(Al12Mn3Si2),若和同时存在,则先形成骨骼状α(Al12Mn3Si2)或针状β相(AlFe2Si2),破坏了铁的有利影响。[11]。 Cu：合金中含有0.05%-0.5%Cu，可以显著提高其抗拉强度，但含量少量的Cu（0.1%），便能使合金的耐蚀性能降低，故合金中Cu含量应控制在0.2%以下。 Mg：少量的Mg（=0.3%）能显著地细化铝锰合金退火后的晶粒，并稍许提高其抗拉强度。但同时也损害了退火材料的表面光泽。 稀土元素：稀土元素直接影响再结晶过程(FeMn)Al6相增多锰固溶含量相对降低,使合金再结晶温度降低加速了再结晶过程使再结晶过程提前[3] （2） 晶粒细化 晶粒细化综合作用为了改善铝锰合金的性能,开发了种晶粒细化的方法。主要的细化方法有外来形核质点法(如添加Al-Ti-B、Al-Ti、Al-RE、Al-B等)内生形核法(如快速凝固法、电磁作用、超声波振动、径转角挤压(ECAP)法等)[12-13] 一般加入铝锰合金细化剂主要是Al-Ti合金、Al-Ti-B合金等。铁、锰可使钛在铝中的溶解度减小,钛过量很容易对合金的性能造成不良影响,故一般钛的含量小于0.15%。加细化剂Al-Ti-B中间合金时,合金中的金属间粒子TiAl3、TiB2和(Al,Ti)B2起异质形核中心的作用,最终形成细小的等轴晶,这些粒子的大小及分布对合金的细化能力起着决定性的作用。 ,等径转角挤压(ECAP)法其原理是利用两个相交的等径通道组成的挤压模具使金属获得最大的塑性纯剪切应变。法适当的热处理工艺可以铝锰合金的晶粒细化到0.1μm以下,地提高合金的硬度及强度热稳定性方法可用于大规模的生产过程[14] 1.2颗粒增强铝基复合材料研究进展 1.2.1基复合材料的发展及应用 a.基复合材料的发展 两种或两种以上不同性质的单一材料,的复合方法所得到多相材料[15]，而基复合材料主要是以合金基体相中加入