摘要
双辊铸轧工艺作为生产合金薄带常用的工艺，具有能耗低、流程短、工序少、绿色环保等特点。但是由于双辊铸轧工艺在生产薄带时容易发生严重影响合金性能的中心偏析，且这种中心偏析属于宏观偏析，无法在后续热处理阶段中进行消除，所以双辊铸轧薄带的生产与使用受到了严重的制约。尤其是在生产耐高温Al-Cu合金薄带时，由于合金中含有相当数量的耐高温相，当这些相在中心偏析区域聚集时会大幅降低合金的各项力学性能，导致在工业生产中很难制备出性能合格的耐高温Al-Cu合金超薄带。因此，本文先是通过在双辊铸轧Al-Cu合金中加入0.1wt%的Zr元素以及不同含量的Mn元素对其进行微合金化，制备出耐热Al-Cu合金薄带，并研究了其铸态组织、轧制与热处理组织以及室温和高温下的力学性能。选择了高温性能较好，但是内部缺陷多的Al-5Cu-0.8Mn-0.1Zr(ACMZ)合金，研究了添加不同含量的双相TiC-TiB2纳米颗粒对ACMZ铸轧薄带的铸态组织、轧制与热处理后组织以及室温和高温力学性能的影响，并得出了以下结论： （1）铸轧Al-Cu合金在微合金化处理之后，柱状晶长度以及变形程度随着Mn含量升高而提升，在添加0.8wt%Mn元素和0.1wt%Zr元素之后，铸轧Al-Cu合金中心区域几乎没有等轴晶，整个组织全部由拉长的晶粒组成。 （2）随着Mn含量的上升，偏析区域宽度逐渐减小成一条明显的偏析带，降低了铸轧Al-Cu合金的机械性能。偏析带两侧的初生第二相有着不同的形貌特征，分别为网格状与片状。 （3）Mn含量的上升减少了等轴晶数量，降低了合金的电导率，提升了保温退火过程中T相的析出量。随着Mn元素的提升，合金内部弥散分布的T相大量析出，通过弥散强化提高高温下合金的屈服强度和抗拉强度，降低了合金的塑性。 （4）纳米TiC-TiB2颗粒可以在合金中间区域形成等轴晶来抑制柱状晶的生长，从而防止了溶质元素的聚集，拉大了上下两条了偏析带之间的宽度，并减小了初生第二相的尺寸。 （5）纳米颗粒的添加减轻了中心偏析，降低了合金的电导率，使得合金内部溶质元素分布更加均匀，从而在保温阶段析出更多更均匀尺寸更细小的弥散T相。 （6）在添加纳米颗粒含量较少的时候，合金内部形成的新晶粒数量较少，随着保温与固溶时效处理，晶粒尺寸明显变大；随着纳米颗粒含量的提升，合金内部形成的晶粒数量明显增加，保温与固溶时效处理后合金内部晶粒尺寸均匀且明显细化。 （7）纳米颗粒通过细晶强化与弥散强化提高了ACMZ合金的室温以及高温性能。添加0.3wt%纳米颗粒之后，室温拉伸的屈服强度提升了34.9%，抗拉强度提升了14.7%；高温拉伸的屈服强度提升了22.9%，抗拉强度提升了33.7%。
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