本文選題：Al-20Si合金 + 攪拌摩擦加工�。� 參考：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：鋁硅合金由于具有質(zhì)量輕、熱膨脹系數(shù)低、耐磨性和抗腐蝕性好等優(yōu)異的性能而被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空航天、電子封裝等工業(yè)領(lǐng)域,其中Al-20Si主要應(yīng)用于汽車(chē)活塞的生產(chǎn)中。然而,過(guò)共晶鋁硅合金中存在大量的粗大初生硅顆粒和細(xì)長(zhǎng)針狀的共晶硅顆粒,且分布不均勻,降低了材料的組織和性能及連接性,阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。本文分別采用攪拌摩擦加工及焊接的方法對(duì)Al-20Si材料進(jìn)行了二次加工及連接的研究。課題以純鋁和純硅鑄造所得的Al-20Si合金為試驗(yàn)材料,分別探究了攪拌頭的形狀、攪拌參數(shù)及攪拌道次對(duì)攪拌摩擦加工效果的影響。結(jié)果表明:圓柱帶螺紋形的攪拌頭可以使材料在攪拌過(guò)程具有更好的流動(dòng)性,對(duì)材料的磨削作用更強(qiáng),且攪拌區(qū)域較大,因而比圓錐帶螺紋形和方形攪拌頭的攪拌效果更好;攪拌摩擦熱輸入量(轉(zhuǎn)速/加工速度)過(guò)大時(shí)材料軟化嚴(yán)重,攪拌頭對(duì)材料磨削作用減弱,難以充分細(xì)化硅顆粒,而熱輸入量過(guò)小時(shí)材料流動(dòng)性差,硅顆粒難以分布均勻,在950 rpm,47.5mm/min的參數(shù)條件下,可以獲得最佳的組織狀態(tài)和力學(xué)性能;隨著攪拌道次的增加,硅顆粒細(xì)化越來(lái)越明顯,分布越來(lái)越均勻,當(dāng)攪拌道次達(dá)到三道時(shí),鑄造Al-20Si材料的組織和性能已達(dá)到最佳狀態(tài),攪拌道次繼續(xù)增加時(shí),硅顆粒難以進(jìn)一步細(xì)化,分布情況也無(wú)明顯改變,因而其力學(xué)性能無(wú)法繼續(xù)獲得明顯提高;攪拌摩擦焊接的方法可以避免熔化焊過(guò)程所產(chǎn)生的氣孔、熱裂紋等缺陷,形成具有良好表面成型和組織狀態(tài)的焊縫組織,焊縫區(qū)的抗拉強(qiáng)度和延伸率較母材分別提高43.22%和143.27%。
[Abstract]:Al-Si alloys are widely used in automotive, aerospace, electronic packaging and other industries due to their light weight, low coefficient of thermal expansion, wear resistance and corrosion resistance. Among them, Al-20Si is mainly used in the production of automotive pistons. However, there are a large number of coarse primary silicon particles and slender needle-shaped eutectic silicon particles in hypereutectic Al-Si alloys, and their distribution is uneven, which reduces the microstructure, properties and connectivity of the materials, and hinders their further development and application. In this paper, friction stir machining and welding are used to study the secondary processing and bonding of Al-20Si materials. Using pure aluminum and pure silicon cast Al-20Si alloy as experimental materials, the effects of stirring head shape, stirring parameters and stirring passage on the friction stir processing effect were studied respectively. The results show that the cylinder with threaded head can make the material have better fluidity in the stirring process, the grinding effect on the material is stronger, and the stirring area is larger, so the mixing effect is better than that of the cone with thread shape and the square stirring head. When the friction heat input (rotational speed / processing speed) is too large, the material softens seriously, and the grinding effect of the stirring head on the material is weakened, so it is difficult to refine the silicon particles fully, but when the heat input is too small, the material fluidity is poor, and the silicon particles are difficult to distribute evenly. The optimum microstructure and mechanical properties can be obtained under the parameters of 950 rpm 47.5 mm / min. With the increase of stirring pass, the grain size of silicon becomes more and more obvious and the distribution is more and more uniform. The microstructure and properties of cast Al-20Si materials have reached the best state. When the stirring pass continues to increase, the silicon particles are difficult to be further refined and the distribution has no obvious change, so the mechanical properties can not be further improved. The method of friction stir welding can avoid the defects such as porosity, hot crack and so on, and form the weld structure with good surface forming and microstructure. The tensile strength and elongation of the weld zone are increased by 43.22% and 143.27% respectively compared with the base metal.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.21;TG453.9

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