1、Al-Mg-Sc合金及性能,中國科學(xué)院金屬研究所,2009-10-13,戎利建 閆德勝,優(yōu)良的耐蝕 可焊性能 成形性能 非熱處理強化 缺點: 強度較低 b 350MPa，0.2 180MPa,Al-Mg合金的性能,防銹鋁合金，在工業(yè)上大量使用，如5A02、5A03、5A06等。,Al-Sc Phase diagram(Al-rich Part),Sc對Al-Mg合金作用機制：,Al3Sc為L12型結(jié)構(gòu)，面心立方晶格，Al3Sc與基體鋁共格，有著極大的共格錯配，因而引起晶格強烈的應(yīng)變，從而鎖住位錯運動，阻礙晶粒長大。,彌散強化(Al3Sc )； 細化晶粒 抑制再結(jié)晶，提高再結(jié)晶溫度；,Sc加入到

2、Al-Mg合金后，大大提高Al-Mg合金的力學(xué)性能，合金還保持較高的塑性。同時對抗蝕性能、焊接性能和耐熱性能也有明顯改善.,Al-6Mg合金(腐蝕后),Sc對鑄態(tài)顯微組織的影響,Al-6Mg-Sc合金,等軸晶,微量Sc和Zr的添加顯著細化了Al-Mg合金的鑄態(tài)晶粒！,Al3(Sc,Zr) 初生相中元素的線掃描分布圖,不同溫度下退火后的室溫力學(xué)性能, 10mm棒材，冷加工40,Al-6Mg-Sc合金的力學(xué)性能,Al-Mg合金： b 350MPa，0.2 180MPa,冷軋板材力學(xué)性能，4001h退火,5A06板材性能： b： 360MPa， 0.2：180MPa，：18,Al-6%Mg(5A06

3、)合金不同退火處理后的金相組織 a）2500.5h b)3000.5h,a,b,不同溫度退火后Al-Mg-Sc-Zr合金的金相組織（ 變形方向為水平方向）,變形態(tài),400, 1h,500, 1h,550, 1h,部分再結(jié)晶,再結(jié)晶,Al-Mg-Sc合金的微觀組織,合金中析出的彌散共格Al3(Sc, Zr)相 a)明場，b)暗場,提高合金再結(jié)晶溫度 提高合金強度,Al-Mg-Sc合金性能提高的原因,Al3(Sc, Zr)共格相阻礙由位錯組成的小角度晶界遷移,Al3(Sc, Zr)沉淀相通過Zenner作用阻礙晶界運動,Al-6Mg-Sc合金的高溫力學(xué)性能,添加Sc后，Al-6Mg合金的高溫強度得

4、到提高,5A06板材200性能： b： 195MPa， 0.2：125MPa，：43.5,Al-6Mg-Sc合金的熱穩(wěn)定性,250熱暴露時間對合金室溫強度的影響,(a),Al-6Mg-Sc合金熱暴露后的顯微組織,(d),500，100 h,變 形 組 織,部 分 再 結(jié) 晶,再 結(jié) 晶,Al-Mg-Sc合金的焊接性能,焊接方法：采用I型平板對接，交流手工鎢極氬弧焊,板厚2.0mm、退火狀態(tài) 開90“V”型坡口 焊前母材焊接區(qū)域及焊絲表面均經(jīng)機械清理露出金屬光澤 焊接方向垂直扎制方向,焊接速度：500mm/min 鎢極直徑4mm，鎢極高度2mm 峰值電流：175A；基值電流：45A 脈沖頻率：9

5、HZ；占空比：50%；清掃比：36%； 送絲速度：500mm/min 槍保護氣流量：20L/min,焊接工藝參數(shù),選用焊絲,焊縫的宏觀形貌,焊接實驗結(jié)果,母材強度為420MPa,Al-6Mg-Sc合金的抗應(yīng)力腐蝕性能,試驗方法：GJB-1742-93 附錄B 鋁鎂系合金的抗應(yīng)力腐蝕試驗方法 實驗條件： 腐蝕溶液為3.5的NaCl溶液 試驗載荷應(yīng)力為95p0.2 陽極電流密度為30.10mA/cm2,Al-Mg-Sc合金的抗應(yīng)力腐蝕壽命,斷后的合金試樣,應(yīng)力腐蝕前試樣,合金的抗應(yīng)力腐蝕壽命,A1-6Mg-Zr-Sc合金中存在的A13(Sc，Zr)復(fù)合相能細化晶粒、有效地抑制A1-6Mg合金中相(

6、Mg5A18)的析出，使相在合金基體中呈連續(xù)分布， 從而降低了合金的腐蝕敏感。,國標要求: 抗應(yīng)力腐蝕壽命 5h,Al-6Mg-Sc合金管材,由于Al-Mg-Sc合金的優(yōu)良性能，在航空、航天等領(lǐng)域得到極大的重視，已經(jīng)被應(yīng)用到格一29型戰(zhàn)斗機及導(dǎo)彈的導(dǎo)向尾翼上，美國也開發(fā)出了應(yīng)用于液氫和過氧化氫環(huán)境的Al-Mg-Sc合金C557。我們在國內(nèi)開展了Al-Mg-Sc合金管材應(yīng)用于新型號飛機的研究。,Al-Mg-Sc合金管材421和301,管材的力學(xué)性能,30和42管材彎曲，彎曲半徑R3D，表面無可見裂紋，合格,內(nèi)側(cè),外側(cè),管材彎曲,彎曲后管材壁厚變化情況,42彎曲后內(nèi)側(cè)形貌,42彎曲后外側(cè)形貌,42彎