不同Ce含量2519A铝合金高应变速率下的力学性能和显微组织

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2519A铝合金作为新一代装甲材料,提高其抗冲击性能是研究的关键。本文利用分离式Hopkinson压杆装置对不同Ce含量(0,0.2%,0.4%)的2519A铝合金进行动态压缩实验,压缩温度为293K和573K,名义应变速率为1200s-1、3100s-1、5100s-1,得到合金在不同条件下的应力-应变曲线,并分别对不同合金的吸能能力和绝热温升进行分析和计算;利用维氏硬度仪、金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等对冲击后的试样进行硬度测试和显微组织观察,得到以下结论:(1)建立了合金冲击后硬度与应变速率的关系。随着应变速率的升高,冲击后试样的硬度值先略微升高,然后下降;相同状态下添加0.2%Ce合金的硬度值明显高于未添加的和添加0.4%Ce试样的硬度。当温度为573K时,由于热软化作用明显,合金的硬度小于293K下的。(2)得到了不同Ce含量的合金在不同条件下的动态力学性能规律。对不同成分不同压缩条件下合金的应力-应变曲线进行分析,相同应变速率和温度下,添加0.2%Ce合金的动态屈服强度最高,吸能能力最好,因此其抗冲击性能最好;添加0.4%Ce时,合金的动态屈服强度和吸能能力反而下降。当应变速率为3100s1,温度为293K时,含0.2%Ce合金的动态屈服强度达到614MPa,明显高于未添加(550MPa)和添加0.4%Ce (545MPa)的合金。(3)探明了Ce对2519A强化相析出规律的影响。当应变速率为1200s-1和3100s-1时,添加0.2%Ce合金0’相的面积分数最大,分布更细小弥散;而当应变速率达到5100s-1时,293K下,θ’相明显粗化长大,并且向θ相转化,但是添加0.2%Ce合金的转化最慢;573K下,强化相出现回溶现象。(4)研究了Ce在冲击后合金中的存在形式,并探究Ce在合金中的作用机理。Ce主要和Al、Cu元素形成稀土化合物,这种化合物熔点较高,能够提高合金的耐热性能;而且在晶界晶内都有分布,能够提高晶界的高温性能。从团簇、动力学、热力学等方面讨论了Ce可能的作用机理。
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