大变形高纯Al-4%Cu合金性能与微观结构分析

以高纯Al-4%Cu合金为研究对象,通过拉伸实验、硬度实验、X射线衍射、TEM观察等方法,分析同一轧制变形量下不同退火温度对Al-4%Cu合金力学性能及显微组织的影响。结果表明：当退火温度达到200℃时,合金组织中开始析出少量Al_2Cu相;温度达到250℃时,组织中析出大量细小的纳米级针状θ＇（Al2Cu）相,纳米级针状第二相弥散分布于基体上,显著提高靶材的抗冲击性能,且组织均匀,保证了靶材溅射薄膜的品质;温度达到300℃时,组织中第二相明显长大粗化,尺寸达到1μm左右,微米级第二相在靶材冲击过程中易造成应力集中,从而产生冲击微裂纹,导致颗粒飞溅,影响薄膜质量。同时,退火过程中,合金抗拉强度由轧制态的369 MPa降低至173 MPa,说明高纯铝铜合金退火过程中加工硬化消除的效果强于第二相析出强化的效果,伸长率由3. 5%升高至15. 6%,塑性得到很大程度的提高。

退火对冷轧的高纯Al-4% Cu合金微观组织和性能的影响

将尺寸为φ140 mm×130 mm作为靶材的高纯Al-4%Cu合金铸锭锻造、固溶处理及压下量为80%冷轧后,分别在150℃、200℃、250℃和300℃保温30 min退火。通过拉伸试验、硬度测定、X射线衍射和透射电镜研究了退火温度对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:在200℃退火的合金中有少量Al_2Cu相析出;在250℃退火后,合金中析出大量针状纳米级θ'(Al_2Cu)相,并弥散分布于基体中,显著提高了靶材的抗冲击性能;在300℃退火的合金中第二相明显粗化,其尺寸约为1μm,易导致冲击过程中靶材微裂纹的产生。此外,退火后,合金的抗拉强度从冷轧态的369 MPa降低到了173 MPa,而断后伸长率则从3.5%升高到了15.6%,这说明高纯Al-4%Cu合金的第二相析出强化效果明显受到了加工硬化效果由于退火而消除的影响。