摘要: 稀土Sc元素是世界上已知的对铝合金强化效果最好的金属元素，百分之零点几的添加量就可以显著细化晶粒，改善力学性能。随着云南大型Sc矿的勘探发掘，含Sc的高性能Al-Sc合金材料必将成为新一代航空航天、军工、轨道交通、核能领域所使用的材料。因此开... 展开 稀土Sc元素是世界上已知的对铝合金强化效果最好的金属元素，百分之零点几的添加量就可以显著细化晶粒，改善力学性能。随着云南大型Sc矿的勘探发掘，含Sc的高性能Al-Sc合金材料必将成为新一代航空航天、军工、轨道交通、核能领域所使用的材料。因此开发新型Al-Sc合金材料具有深远意义。 本论文采用熔炼铸造工艺，在6061变形铝合金基础上微量添加稀土Sc元素，制备铸态合金材料。确定了最佳稀土元素添加量，并研究了合金组织性能变化。随后通过优化热处理工艺，确定最佳固溶和时效工艺，节省了人工成本。最后通过热挤压成形工艺，分析检测挤压后不同状态的合金显微组织与力学性能变化规律。并结合SEM、TEM等实验仪器分析微观组织结构，研究了Sc元素在6061合金中的存在形式和作用机理，并且分析了稀土Sc对6061合金主要强化相（β"相）的影响。 结果表明铸态合金中添加0.2wt.％的Sc元素，可以显著提高材料抗拉强度，从131MPa提高到188MPa，约提高43％，延伸率达8％。晶粒明显细化，从90μm减小到10μm。再通过对6061合金和含Sc量0.2wt.％的合金进行热处理工艺优化，选择最佳固溶温度为570℃，保温1h，最佳时效温度185℃，保温5h。通过挤压成形工艺处理，材料的抗拉强度明显提升，6061合金比铸态合金提高约110％，达275MPa。添加Sc后约提高70％，达320MPa，比6061合金提高了45MPa，延伸率分别达为23.2％和21.1％。随后的固溶处理材料性能进一步提高，抗拉强度分别达到340MPa和361MPa。再对挤压后的材料直接进行时效处理，两种合金的强度又提升，达到352MPa和380MPa。最后采用最佳热处理工艺处理后，材料的强度达到最大值，分别为390MPa和420MPa，比铸态抗拉强度分别提高198％和124％。研究表明，添加0.2wt.％的Sc元素再通过挤压变形和热处理后，材料的力学性能显著提高，组织改善。Sc元素在铝合金中以Al3Sc形式存在，时效阶段析出，弥散分布在晶粒内，与Al完全共格，即<001>Al3S。//<001>Al，{001}Al3Sc//{001}Al，β"相b轴方向与Al共格，即[010]β"//[010]Al。 收起