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锆作为能有效提高铝合金综合性能的元素,已经成为许多铝合金中必不可少的微量添加元素。但受锆元素在铝合金中平衡固溶度及铸造过程中凝固条件的限制,锆元素加入量一般不超过0.15wt.%,否则在凝固过程中容易形成一些粗大的初生A13Zr相,影响合金性能。能否通过凝固条件控制,获得无A13Zr初生相的高锆含量铝合金,进而考察提高铝合金中锆元素的有效含量对铝合金组织性能的影响,有待深入研究。本文旨在通过控制锆元素加入量获取不同铝合金试样,分析锆含量及热处理条件对工业纯铝组织及性能的影响。本文主要研究内容包括:(1)Zr含量及凝固条件对工业纯铝组织的影响。(2)热处理条件对不同Zr含量合金组织性能的影响。研究结果表明:(1)Zr含量为0.3wt.%浇铸温度为775℃、800℃时,在铜模(冷却速率为40℃/s)和石墨模凝固(冷速为15℃/s)的试样中均发现了簇聚状A13Zr相,而在耐火模凝固(冷却速率为2℃/s)的试样中发现了尺寸较大的A13Zr相。(2)Zr元素对工业纯铝的细化作用与Zr元素在铝中的存在形式有关,以初生A13Zr相形式存在于铝基体中的Zr元素,可做为凝固过程中铝基体的异质形核核心,有较好的晶粒细化作用;而以固溶体形式存在于铝基体中的Zr元素对工业纯铝凝固过程中晶粒长大的抑制作用有限,对工业纯铝无明显的细化效果。(3)Zr含量对工业纯铝凝固组织的电导率及硬度有明显的影响。液相线温度之上水冷铜模浇铸试样的电导率随着锆含量由0增至0.3wt.%,电导率由60.9%IACS线性减小至51.4%IACS,硬度由22.7HV3线性增加至27.3HV3。(4)Al-0.1wt.%Zr、Al-0.2wt.%Zr、Al-0.3wt.%Zr 合金铸锭在 450℃-525℃保温0-60h后,各成分合金的电导率均随保温时间的延长而增加,Al-0.1wt.%Zr、Al-0.2wt.%Zr、Al-0.3wt.%Zr合金在同一温度长时间热处理后(48h之上),电导率趋于一致。(5)不同Zr含量(0-0.3wt.%)的工业纯铝铸锭在450℃-500℃保温0-60h后,除纯铝硬度基本不变外,不同Zr含量的工业纯铝的硬度均随着保温时间的延长而增大。(6)Al-0.3wt.%Zr合金在铸态组织中未发现球形A13Zr相,在475℃热处理4h后的试样中发现了一些尺寸为15nm的球形A13Zr相,在475℃热处理24h后的试样中发现了大量尺寸为 57nm 的球形 A13Zr 相;Al-0.1wt.%Zr、Al-0.2wt.%Zr、Al-0.3wt.%Zr 合金经475℃热处理24h后,析出相的尺寸随Zr含量的增加而逐渐增大,3种合金热处理后析出相的尺寸分别为10nm、33nm、57nm。