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摘要
Al-Cu合金拥有轻质、耐热、高强三大特点，被广泛应用在航空航天及汽车等
领域，随着现代社会的发展，由其组成的构件对耐高温性能有了更高的要求。本文
以Al-Cu合金作为基础，通过等量添加Cu、Mn元素，向其引入具有良好高温稳
定性的T(AlCuMn)相，从而提升Al-Cu合金的高温性能，拓展Al-Cu合金在
Mn2023
航空航天等领域的应用，具有重要的实际应用价值。
本文研究了等量添加Cu、Mn对Al-(4.5+x)Cu-xMn-0.25Ti-0.15V-0.15Zr(x=0,0.
5,1.0,1.5)铸态下组织与性能的影响。铸态下合金的组织主要由α-Al基体以及晶界
处的网状AlCu组成。等量添加Cu、Mn改善了晶界网状AlCu的连续性，且有
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共晶TMn相在晶界析出。Al-6Cu-1.5Mn-0.25Ti-0.15V-0.15Zr合金室温及300℃的
力学性能最高，硬度值为89.3HV，室温抗拉强度为237MPa，300℃时的抗拉
强度为100MPa。Al-5.5Cu-1Mn-0.25Ti-0.15V-0.15Zr合金250℃抗拉强度最高为
135MPa。
研究了固溶之后合金组织及性能的变化。固溶之后，晶界网状AlCu少量残
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留。等量添加Cu、Mn后合金会析出TMn相且数量随等量添加Cu、Mn的量增加
先增加后减少，尺寸不断变大，Al-5.5Cu-1Mn-0.25Ti-0.15V-0.15Zr合金中TMn相数
量最多。Al-5.5Cu-1Mn-0.25Ti-0.15V-0.15Zr合金高温抗拉强度最高，250℃的抗拉
强度为152MPa，300℃的抗拉强度为128MPa。
研究了时效之后合金组织及性能的变化。峰时效态合金内存在大量纳米级的
盘片状θ相，随着等量添加Cu、Mn的量增加，θ相的平均长度先减小后增大，近
邻θ相的平均距离先减小后增大。Al-5.5Cu-1Mn-0.25Ti-0.15V-0.15Zr合金峰时效态
的θ相平均长度最小为71.84nm，近邻θ相的平均距离最小为42.07nm。随着等量
添加Cu、Mn的量增加，合金峰时效的时间提前，峰时效硬度不断上升，Al-5.5Cu-
1Mn-0.25Ti-0.15V-0.15Zr合金峰时效时间相较于Al-4.5Cu-0.25Ti-0.15V-0.15Zr合
金提前8h，峰时效硬度值为146HV。Al-5.5Cu-1Mn-0.25Ti-0.15V-0.15Zr拥有最佳
的室温及高温力学性能，室温抗拉强度可达520MPa，250℃的抗拉强度可达259
MPa，300℃的抗拉强度可达208MPa。
研究了热暴露对四种合金组织及性能的影响。热暴露后，Al-4.5Cu-0.25Ti-
0.15V-0.15Zr合金的θ-AlCu相长度粗化最为严重，由峰时效态的85.09nm粗化至
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1.06μm。Al-6Cu-1.5Mn-0.25Ti-0.15V-0.15Zr合金中θ-AlCu相长度粗化最弱，由
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峰时效态的72.34nm粗化至128.94nm。TMn相在热暴露过程中长度不发生变化。
合金力学性能在热暴露后下降，Al-5.5Cu-1Mn-0.25Ti-0.15V-0.15Zr合金拥有最佳室
温及高温力学性能，室温抗拉强度为374MPa，250℃抗拉强度为208MPa，300℃
的抗拉强度为169MPa。
关键词：耐热Al-Cu合金；高温力学性能；热暴露
Abstract
Al-Cualloyhasthreecharacteristicsoflightweight,goodheat-resi
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