摘要
本文在传统铸造Al-Cu合金基础上添加稀土元素Er，得到一种新型铸造Al-Cu-Er合金。设置不同的热处理参数，探索合金的最佳固溶处理制度、单级时效处理制度、双级时效处理制度;研究不同时效处理方式对合金力学性能和耐晶间腐蚀性能的影响。 Al-Cu-Er合金进行硬度测试和室温力学性能测试，发现铸态合金经固溶时效处理后硬度值大幅度提高，且随固溶温度上升硬度值先增加后减小。当固溶温度一定，硬度值随固溶时间延长先增加后减小。固溶制度为(540℃，12h)时，合金力学性能最佳;对合金进行OM、SEM显微观察，铸态合金显微组织包括:α-(Al)、θ(Al2Cu)相、杂质相AlFeMnCu相、粗大共晶相Al8Cu4Er，还存在大量树枝晶。经(540℃，12h)固溶处理后几乎看不见明显的枝晶，晶粒内部化学成分达到相对稳定。残余第二相的回溶量最大，呈细小长条状或者点状在基体中断续零散分布。 Al-Cu-Er合金最佳单级时效制度为(185℃，6h)，此时硬度值HV=142.28，σP0.2=370.4MPa，σm=300.4MPa，A=5.0％。最佳双级时效制度为(120℃，4h)+(165℃，12h)，此时硬度值HV=148.22，σP0.2=414.3MPa，σm=347.4MPa，A=6.2％。而无论是单级时效处理还是双级时效处理，其峰时效状态下硬度随时效温度的上升先增加后减少，时效响应速率随时效温度的上升变快。对合金进行TEM显微观察，合金经(185℃，6h)时效处理后的晶内析出相以θ''相为主，平均直径为47.4nm，宽度为5.1nm，尺寸略大于其余单级时效温度。但θ''相析出数量更多，分布更弥散;合金经(120℃，4h)+(165℃，12h)时效处理后的晶内析出相同样以θ''相为主，θ''相平均直径为24.67nm，宽度为2.87nm，尺寸比略小于其余双级时效温度，且析出数量更多。在相同时效温度下，进行双级时效处理的合金硬度值在整个时效过程均高于单级时效，达到峰值状态所需时间短于单级时效。所以，Al-Cu-Er合金经双级时效后的强化效果优于单级时效。 Al-Cu-Er合金在165℃，175℃，185℃下进行单级时效处理，不同时效温度的峰时效状态的最大晶间腐蚀深度大约为300μm，PFZ宽度大约为180nm;在165℃，175℃，185℃下进行双级时效处理，不同时效温度的峰时效状态的最大晶间腐蚀深度大约为240μm，PFZ宽度大约为60nm。Al-Cu-Er合金经双级时效处理后，其峰时效状态下的耐晶间腐蚀能力更强。之后，Al-Cu-Er合金在175℃下分别进行不同时间的单级时效处理和双级时效处理，无论是单级时效处理还是双级时效处理，最大晶间腐蚀深度和PFZ宽度随时效时间延长变大。腐蚀形态由欠时效状态下的“网状”转变为过时效状态下的“坑落状”，合金耐晶间腐蚀能力随时效时间延长逐渐变差。同时，经双级时效处理后的合金在不同时效状态下的最大晶间腐蚀深度和PFZ宽度均小于单级时效处理，说明Al-Cu-Er合金经双级时效处理后能有效提高合金耐晶间腐蚀能力。
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