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Al-Cu-Mg合金具有良好的焊接性、韧性及较高的高温蠕变强度,广泛应用于航空航天结构件中,例如作为包覆板材用于飞机机身蒙皮,但该系合金的工作温度一般在150℃以下,无法满足高速航空器材料的热稳定性要求,因此,Al-Cu-Mg合金的高温力学性能有待提高。国内外大量相关研究主要从微合金化角度来提高Al-Cu-Mg合金的高温性能,希望通过添加微量合金元素来细化合金的显微组织并且增加耐热强化相的数量。Zr、Si、Mn、Zn几种元素是耐热铝合金中常加的微量元素,有关单一一种微量合金元素的添加对Al-Cu-Mg系铝合金耐热性能的研究已经有很多,但复合添加微量合金元素对Al-Cu-Mg系铝合金影响的研究较少。本文采用金相显微镜、SEM观察及附带的能谱分析结合热暴露试验和拉伸试验研究了复合添加Zr、Si、Mn、Zn对Al-Cu-Mg合金的显微组织、室温力学性能及高温力学性能的影响。得到的主要结论如下:(1)复合添加Zr、Si、Mn和Zn合金元素具有细化Al-Cu-Mg合金铸锭枝晶的作用,Al-4.54Cu-0.77Mg-0.17Zr-0.35Si-0.28Mn 合金铸锭的枝晶最细。(2)Al-4.71Cu-0.76Mg 合金和 Al-4.52Cu-0.74Mg-0.19Zr 合金 DSC 曲线上 250℃出现对应于θ’相析出的放热峰;Al-4.43Cu-0.73Mg-0.19Zr-0.33Si、Al-4.54Cu-0.77 Mg-0.17Zr-0.35Si-0.28Mn 和 Al-4.53Cu-0.60Mg-0.16Zr-0.35Si-0.28Mn-0.34Zn 合金 DSC曲线上出现250℃和285℃分别对应于θ’相和S相析出的放热峰。(3)150℃长期服役的耐热铝合金应优先考虑使用Al-4.71Cu-0.76Mg合金板材,其经150℃×200 h热暴露后的室温屈服强度、抗拉强度、延伸率和强塑积分别为313MPa、422 MPa、18.6%和7864 MPa·%,其150℃高温屈服强度、抗拉强度、延伸率和强塑积分别为 203 MPa、254 MPa、20.0%和 5101 MPa·%。(4)200℃长期服役的耐热铝合金可优先考虑Al-4.54Cu-0.77Mg-0.17Zr-0.35Si-0.28Mn合金板材,其经200℃×200h热暴露后的室温屈服强度、抗拉强度、延伸率和强塑积分别为304 MPa、380 MPa、13.2%和5391 MPa·%,其200℃高温屈服强度、抗拉强度、延伸率和强塑积分别为113 MPa、145 MPa、44.2%和6440 MPa·%。(5)适合于250℃长期服役的耐热铝合金是Al-4.54Cu-0.77Mg-0.19Zr合金板材,经250℃×200h热暴露后的室温屈服强度、抗拉强度、延伸率和强塑积分别为152 MPa、268 MPa、17.7%和4753 MPa·%,其250℃高温屈服强度、抗拉强度、延伸率和强塑积分别为 136 MPa、167 MPa、39.3%和 6565 MPa·%。