一种Sc改性Al-Cu-Mg合金用计算机辅助设计方法技术

一种Sc改性Al

【技术实现步骤摘要】
一种Sc改性Al
‑
Cu
‑
Mg合金用计算机辅助设计方法


[0001]本专利技术涉及
，尤其指一种Sc改性Al
‑
Cu
‑
Mg合金用计算机辅助设计方法。

技术介绍

[0002]Al
‑
Cu
‑
Mg合金由于其具有优异的低密度、高强度性能以及良好的耐腐蚀性,被广泛应用于航空航天、交通运输等领域。众所周知，在铝合金中添加Sc对于高性能、高强塑性的铝合金的开发至关重要，然而由于Sc价格昂贵，目前含Sc的铝合金较难应用在基础工业领域，另外，传统的Sc改性Al
‑
Cu
‑
Mg合金的开发方法存在效率低、成本高、设计周期长等问题。

技术实现思路

[0003]为了本专利技术所要解决的技术问题是提供一种Sc改性Al
‑
Cu
‑
Mg合金用计算机辅助设计方法，该方法能有效降低合金开发成本、缩短合金开发周期。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方法：一种Sc改性Al
‑
Cu
‑
Mg合金用计算机辅助设计方法，包括：
[0005]步骤S1，建立Al
‑
Cu
‑
Mg
‑
Sc体系热力学数据库；
[0006]步骤S2，采用步骤S1建立好的Al
‑
Cu
‑
Mg
‑
Sc体系热力学数据库来计算Al
‑
Cu
‑
Mg合金在190℃下的平衡相关系，以减少Cu的用量以及合金中存在Al2CuMg、Al2Cu两种强化相的要求进行成分设计，确定Cu和Mg在合金中的添加量；
[0007]步骤S3，采用步骤S1建立好的Al
‑
Cu
‑
Mg
‑
Sc体系热力学数据库，根据步骤S2确定的Cu和Mg在合金中的添加量进行希尔凝固模拟，计算不同Sc添加量下合金的凝固路径变化情况，进而构建合金凝固相图；
[0008]步骤S4，根据步骤S3构建的合金凝固相图，计算不同Sc添加量下合金不同相的相分数变化情况；
[0009]步骤S5，根据步骤S3计算得到的不同Sc添加量下合金的凝固路径变化情况以及步骤S4计算得到的不同Sc添加量下合金不同相的相分数变化情况，预测Al
‑
Cu
‑
Mg合金中Sc的最佳添加量。
[0010]进一步的，所述步骤S2中，确定的Cu和Mg在合金中的添加量分别为合金总质量的4％和1.5％。
[0011]再进一步的，所述步骤S4中，合金不同相包括α
‑
Al相以及二元、三元、四元共晶相。
[0012]再进一步的，所述步骤S5中，预测得到的合金中Sc的最佳添加量为合金总质量的0.652％。
[0013]更进一步的，所述步骤S3和步骤S4中，采用Thermo
‑
calc软件计算不同Sc添加量下合金的凝固路径变化情况以及不同Sc添加量下合金不同相的相分数变化情况。
[0014]更进一步的，所述步骤S1，根据历史的Al
‑
Cu
‑
Mg
‑
Sc相平衡实验评估Al
‑
Cu
‑
Mg
‑
Sc各个组元的相平衡关系，采用Calphad方法建立富Al端Al
‑
Cu
‑
Mg
‑
Sc体系热力学数据库。
[0015]本专利技术提供的Sc改性Al
‑
Cu
‑
Mg合金用计算机辅助设计方法通过建立Al
‑
Cu
‑
Mg
‑
Sc体系热力学数据库，计算Al
‑
Cu
‑
Mg合金在190℃下的平衡相关系，模拟铸造过程中Al
‑
Cu
‑
Mg合金凝固路径与Sc添加量的关系以及合金不同相的相分数与Sc添加量的关系，快速获得了Al
‑
Cu
‑
Mg合金中Sc的最佳添加量。这不仅可以有效满足产品性能和结构的要求，还能缩短合金的开发周期，降低开发成本，优化现有铸造轻质合金产品的综合性能。
附图说明
[0016]图1为本专利技术所涉Sc改性Al
‑
Cu
‑
Mg合金用计算机辅助设计方法的流程图；
[0017]图2a为本专利技术中0.6％Sc99.4％Al到18.5％Mg81.5％Al的垂直截面热力学计算验证结果示意图(摩尔分数,％)；
[0018]图2b为本专利技术中80％Al20％Cu到80％Al20％Mg的垂直截面热力学计算验证结果示意图(质量分数,％)；
[0019]图3为本专利技术中Al
‑
Cu
‑
Mg合金在190℃下的平衡相关系图；
[0020]图4为本专利技术中不同Sc添加量下Al
‑
4Cu
‑
1.5Mg
‑
ωSc合金的凝固相图；
[0021]图5为本专利技术中不同Sc添加量下Al
‑
4Cu
‑
1.5Mg
‑
ωSc合金不同相的相分数变化情况示意图；
[0022]图6为本专利技术实施方式中不同Sc添加量下Al
‑
4Cu
‑
1.5Mg
‑
ωSc合金的X射线衍射图谱；
[0023]图7a为本专利技术实施方式中Al
‑
4Cu
‑
1.5Mg合金电子探针背散射图和局部放大图；
[0024]图7b为本专利技术实施方式中Al
‑
4Cu
‑
1.5Mg
‑
0.652Sc合金电子探针背散射图和局部放大图；
[0025]图8a为本专利技术实施方式中不同Sc添加量下Al
‑
4Cu
‑
1.5Mg
‑
ωSc合金的抗拉强度力学性能示意图；
[0026]图8b为本专利技术实施方式中不同Sc添加量下Al
‑
4Cu
‑
1.5Mg
‑
ωSc合金的屈服强度力学性能示意图；
[0027]图8c为本专利技术实施方式中不同Sc添加量下Al
‑
4Cu
‑
1.5Mg
‑
ωSc合金的伸长率力学性能示意图。
具体实施方式
[0028]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。
[0029]如图1所示，一种Sc改性Al
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Sc改性Al
‑
Cu
‑
Mg合金用计算机辅助设计方法，其特征在于，包括：步骤S1，建立Al
‑
Cu
‑
Mg
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Sc体系热力学数据库；步骤S2，采用步骤S1建立好的Al
‑
Cu
‑
Mg
‑
Sc体系热力学数据库来计算Al
‑
Cu
‑
Mg合金在190℃下的平衡相关系，以减少Cu的用量以及合金中存在Al2CuMg、Al2Cu两种强化相的要求进行成分设计，确定Cu和Mg在合金中的添加量；步骤S3，采用步骤S1建立好的Al
‑
Cu
‑
Mg
‑
Sc体系热力学数据库，根据步骤S2确定的Cu和Mg在合金中的添加量进行希尔凝固模拟，计算不同Sc添加量下合金的凝固路径变化情况，进而构建合金凝固相图；步骤S4，根据步骤S3构建的合金凝固相图，计算不同Sc添加量下合金不同相的相分数变化情况；步骤S5，根据步骤S3计算得到的不同Sc添加量下合金的凝固路径变化情况以及步骤S4计算得到的不同Sc添加量下合金不同相的相分数变化情况，预测Al
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Cu
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Mg合金中Sc的最佳添加量。2.根据权利要求1所述的Sc改性Al
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Cu
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Mg合金用计算机辅助设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，确...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢照，赵琳，康彦斌，张瑞，姚青荣，龙乾新，冯恩浪，张利军，
申请(专利权)人：吉利百矿集团有限公司中南大学，
类型：发明
国别省市：