钒和稀土对合金性能的影响
微合金化是改善铝合金显微组织和性能的重要方法。在实验室中,通过对基础合金Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu分别单独添加微量的钒(V)和稀土(RE),测定出产品的抗拉强度(MPa)、延伸率(%)、热裂倾向值HCS,试验结果详见表1。
表1 单独添加钒和稀土时产品的力学性能和抗热裂性能
V(wt%) | 抗拉强度 | 延伸率 | 热裂倾向值HCS | RE(wt%) | 抗拉强度 | 延伸率 | 热裂倾向值HCS |
0 | 133 | 4.66 | 112 | 0 | 133 | 4.66 | 112 |
0.05 | 160 | 6.60 | 83 | 0.05 | 165 | 7.58 | 88 |
0.1 | 154 | 8.21 | 100 | 0.08 | 169 | 8.26 | 80 |
0.2 | 140 | 5.10 | 131 | 0.1 | 171 | 8.99 | 72 |
0.12 | 186 | 8.73 | 64 | ||||
0.15 | 175 | 7.71 | 72 | ||||
0.2 | 156 | 7.00 | 80 | ||||
0.25 | 152 | 6.49 | 116 |
课题组还研究了混合添加微量的钒(V)和稀土(RE)时,对该合金的力学性能和抗热裂性能产生的影响。在实验室中,通过对基础合金Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu混合添加微量的钒(V)和稀土(RE),测定出产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS,试验结果详见表2。
表2 混合添加钒和稀土时产品的力学性能和抗热裂性能
试验序号 | V(wt%) | RE(wt%) | 抗拉强度 | 延伸率 | 热裂倾向值HCS |
1 | 0.05 | 0 | 160 | 6.60 | 83 |
2 | 0.05 | 0.1 | 153 | 7.22 | 80 |
3 | 0.05 | 0.25 | 130 | 5.57 | 80 |
4 | 0 | 0.12 | 186 | 8.73 | 64 |
5 | 0.05 | 0.12 | 146 | 6.66 | 68 |
6 | 0.1 | 0.12 | 133 | 6.00 | 74 |
问题1 分别建立对该合金单独添加微量的钒时,产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS关于钒的数量之间的近似函数关系;
问题2 分别研究对该合金单独添加稀土的数量约为多少时,产品的抗拉强度达到最大?延伸率达到最大?热裂倾向值HCS达到最小?单独添加稀土的数量约为多少时,对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少热裂倾向值HCS整体上造成较好的影响?
问题3 混合添加通常是指钒(V)和稀土(RE)的添加数量分别在0.01—0.25(wt%),通过建立数学模型,研究对该合金混合添加微量的钒(V)和稀土(RE)时,应该添加钒和稀土的数量分别约为多少,才能保证产品的抗拉强度不低于150,延伸率不低于7.00,同时使热裂倾向值HCS尽可能减少?
问题4 通过前面的研究,你们认为单独添加微量的钒、单独添加微量的稀土、混合添加微量的钒和稀土这三种方案中,哪一种对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少热裂倾向值HCS整体上效果更加明显?请简要说明。


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