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本论文主要研究利用一种新型的材料制备方法——固液混合铸造制备的Al-Cu合金的组织和性能。根据已有的研究结果制定了固液混合铸造Al-Cu合金的工艺并成功的制备了Al-Cu合金铸坯。通过DSC分析、力学性能测试及OM、SEM形貌分析等手段对固液混合铸造Al-20Cu合金、Al-40Cu合金、Al-65Cu合金的组织和性能进行了研究;分析了固液混合铸造工艺中,合金组织的细化机理;对固液混合铸造Al-40Cu合金的摩擦磨损性能进行了初步研究。 研究结果表明:固液混合铸造工艺明显细化Al-Cu合金的组织,提高Al-Cu合金的室温力学性能。加入的粉末颗粒越细,材料的组织越细小,室温力学性能越好。固液混合铸造浆料具有良好的挤压性能,挤压坯料具有良好的室温耐磨性能。该工艺具有一定的先进性和优越性,存在一定的工业应用前景。 普通铸造时,Al-20Cu合金的初生α-Al为树枝状。固液混合铸造Al-20Cu合金的初生α-Al为蔷薇状或近球状,其大小可以达到70μm(加入200-96μm粉末)或50μm(加入74-43μm粉末),明显小于半固态加工的120μm。固液混合铸造Al-40Cu合金初生θ相更为圆整。长度方向的平均尺寸由普通铸造500μm减至100μm(加入200-96μm粉末),或80μm(加入74-43μm粉末);径向的平均尺寸由普通铸造80μm减为40μm(加入200-96μm粉末),或30μm(加入74-43μm粉末),长径比由普通铸造的6减至2.5。固液混合铸造的Al-65Cu合金的显微组织主要由蔷薇状、近球状的θ相和η2相组成,晶粒尺寸为35μm以下,明显小于半固态铸造的100μm。 在固液混合铸造工艺条件下,Al-20Cu合金的室温力学性能为:σb=165MPa,σ0.2=100MPa,δ=2%(加入200-96μm粉末);σb=193MPa,σ0.2=116MPa,δ=3%(加入74-43μm粉末)。Al-40Cu合金的室温力学性能为:σb=187MPa,σ0.2=113MPa,δ=1.5%(加入200-96μm粉末);σb=209MPa,σ0.2=125MPa,δ=2%(加入74-43μm粉末)。固液混合铸造Al-40Cu合金的质量磨损量为12.3mg,其主要的磨损形式是粘着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损。