Al-Cu-Mg-Basislegierungen sind für ihre hohe Festigkeit bekannt und werden in verschiedenen Branchen eingesetzt. Diese Studie führt zur Auswirkungen der Konzentrationen von (Cu), (Ag) und (SiC) auf das Gefüge, die Textur und die Härte von Al-Cu-Mg. Anschließend wurden die Auswirkungen der Zugabe von 4 Gew.-% Cu, 0,7 Gew.-% Ag und 1 Gew.-% SiC, entweder allein oder in Kombination untersucht. Die Legierungen (Al-4Cu-0,3Mg, Al-4Cu-0,3Mg-0,7Ag und Al-4Cu-0,3Mg-0,7Ag-1SiC) wurden unter den gegebenen Bedingungen analysiert:
(i) nach einer Lösungsbehandlung (T4) bei einer Temperatur von 540 °C für 6 Stunden;
ii) nach dem Warmwalzen bei einer Temperatur von 340 °C;
iii) nach dem Warmwalzen und anschließendem Altern bei einer Temperatur von 180 °C für 32 Stunden; und
IV) nach dem Warmwalzen und Glühen bei einer Temperatur von 350 °C für 4 Stunden. Die Mikrostruktur der Legierungen Al-4Cu-0,3Mg, Al-4Cu-0,3Mg-0,7Ag und Al-4Cu-0,3Mg-0,7Ag-1SiC wurde mit einem optischen Mikroskop untersucht. Mechanisches Rühren während des elektrischen Widerstandsschmelzens in einem Nabertherm-Tiegelofen wird daher verwendet, um SiC-Nanopartikel hinzuzufügen und die Al-Verbundwerkstoffe zu erhalten. Bei der Probe mit weniger Cu wurde eine große Korngröße und eine geringe Härte festgestellt, was auf das Fehlen der Al2Cu-Phase (Ausscheidungshärtungsphase) zurückzuführen ist, was auf die Bedeutung dieser Phase für die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften hinweist. Die Zugabe von 4 Gew.-% Cu führte zu einem Anstieg der Härte, der hauptsächlich auf die Entwicklung einer beträchtlichen Menge von Ausscheidungen (Al2Cu) zurückzuführen ist. Die Zugabe einer kleinen Menge (0,3 Gew.-%) Mg zu einer Al-Cu-Legierung mit 4 Gew.-% Cu macht die Legierung härter. Außerdem verzögert es die Bildung einer bestimmten Art von Gefüge (so genannte Guinier-Preston-Zonen) bei einer Temperatur von 180 °C. Die Zugabe eines dritten Legierungselements (z. B. Ag) zu Al-Cu-Mg-Legierungen erhöht deren Härte durch Mischkristallverfestigung. Dies geschieht, wenn Versetzungen oder Fehlstellen in der Kristallstruktur während der Verformung durch die Verzerrung des Kristallgitters des Hauptelements (Lösungsmittelatome) durch das zusätzliche Element (gelöste Atome) an der Bewegung gehindert werden. Die Geschwindigkeit der plastischen Verformung eines Materials wird durch seine Versetzungen bestimmt; eine höhere Härte ergibt sich aus dem größeren Widerstand gegen ihre Bewegung.Da das Ag die mechanischen Eigenschaften verbessern kann Eigenschaften zu verbessern, aber in diesem Fall führt der Zusatz von 0,7 Gew.-% Ag zu einer Al-4Cu-0. 3Mg-Legierung zu einer erhöhten Korngröße und einer verringerten Härte, was darauf zurückzuführen ist, dass (i) Ag nicht als wirksam für die Verstärkung angesehen werden kann, wenn es im Material sehr gut löslich ist und einen homogenen Mischkristall mit geringer Gitterverformung bildet, und (ii) Ag die Rekristallisation bei hohen Temperaturen beeinflusst, was dazu führt, dass sich nach der Wärmebehandlung größere Körner entwickeln oder Ag-Atome während der Verarbeitung an die Korngrenzen abwandern können, wodurch das Korn geschwächt und seine Anfälligkeit für Kornwachstum erhöht wird. Nach einer T4-Behandlung (540 °C für 6 Stunden) wurde die Korngröße reduziert.
Dennoch zeigte die Legierung mit Ag eine größere Korngröße im Vergleich zur Legierung ohne Ag. Die Zugabe von 0,667 Gew.-% und 1 Gew.-% SiC zu einer Al-4Cu-0,3Mg-0,7Ag-Legierung führt zu einem feineren Gefüge und einer höheren Härte der Legierung. Darüber hinaus wurde auch die T6-Behandlung durchgeführt. Die Legierung Al-4Cu-0,3Mg-0,7Ag-1SiC weist die höchsten Härtewerte auf, und die Ω-Phase zeigt eine außergewöhnliche Wärmestabilität über einen Zeitraum von bis zu 32 Stunden. Die Legierungen (Al-4Cu-0,3Mg, Al-4Cu-0,3Mg-0,7Ag und Al-4Cu-0,3Mg-0,7Ag-1SiC) wurden bei einer Temperatur von 340 °C mit einer Dicke von 1 mm bzw. 5 mm warmgewalzt. Nach dem Walzvorgang ist das Gefüge zu klein, um es mit dem Lichtmikroskop zu analysieren.Daher wurde die Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit Elektronenrückstreuung (EBSD) zur Untersuchung des Gefüges und der Textur eingesetzt. Die Härte der Proben nimmt nach dem Walzen, unabhängig von den nachfolgenden Behandlungen, im Vergleich zur Ausgangslegierung ab.
Die drei gewalzten Proben wurden bei einer Temperatur von 350 °C für eine Dauer von 1, 2, 3 und 4 Stunden geglüht, 3 und 4 Stunden geglüht. Nach einer Dauer von 4 Stunden zeigen die experimentellen Ergebnisse, dass die Legierung mit SiC im Vergleich zu den anderen Legierungen ohne SiC eine höhere Härte aufweist. Diese Studie liefert eine gründliche Analyse, wie sich die Zugabe von Legierungselementen (Cu, Mg, Ag, SiC) und der Prozess des Warmwalzens auf das Mikrogefüge und die Härte von Al-Cu-Mg-Basislegierungen auswirken.