【摘要】：鋁合金具有比強(qiáng)度高、易于回收等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于國(guó)計(jì)民生的諸多領(lǐng)域。隨著鋁用量的逐漸增加,廢舊鋁制品的回收與再利用迫在眉睫。6000系是用量最大的變形鋁合金系列,在其重熔回收過程中易于引入Fe和Cu元素等雜質(zhì)元素,從而增加鑄造熱裂傾向,降低性能。本文針對(duì)6061鋁合金回收再利用過程中存在的問題,通過合金元素優(yōu)化改善其組織,重點(diǎn)針對(duì)富Fe相的形態(tài)進(jìn)行調(diào)控和變質(zhì),對(duì)調(diào)控后的再生鋁合金板材進(jìn)行軋制,并優(yōu)化其熱處理工藝參數(shù),進(jìn)一步研究其力學(xué)和耐磨特性。6061再生鋁合金中Fe元素和Cu元素的含量顯著高于商用標(biāo)準(zhǔn)6061鋁合金,且有較多的雜質(zhì)元素。再生鋁合金組織中的粗大富Fe相主要為α-Al_(15)Fe_3Si_2和Al_(13)Fe_4,而顆粒狀富Cu相主要為Al_5Cu_2Mg_8Si_6。分別采用Cr、Co、Mn、RE和Sr五種元素對(duì)6061再生鋁合金進(jìn)行變質(zhì)處理。Mn元素進(jìn)入到富Fe相中生成Al_(15)(FeMn)_3Si_2,使富Fe相細(xì)化;RE對(duì)熔體有凈化作用,與再生鋁合金中的Cu元素相互結(jié)合形成Al-Cu-RE。6061再生鋁合金在0.8%Mn變質(zhì)的基礎(chǔ)上復(fù)合0.2%RE0.05%Sr,綜合力學(xué)性能較佳。復(fù)合變質(zhì)后進(jìn)一步調(diào)整Mg/Si比并將Mg含量為增加至1.2%時(shí),硬度和強(qiáng)度性能大幅度提升。較佳的復(fù)合變質(zhì)體系為:0.8%Mn0.2%RE0.05%Sr1.2%Mg。復(fù)合變質(zhì)有利于合金的凝固區(qū)間縮短并有效降低合金熱裂傾向。變質(zhì)后合金相及其凝固順序?yàn)?α-Al(650.1℃)、Al_(13)Fe_4與Al_(15)(FeMn)_3Si_2的混合相(641.3℃)、Al_2Si_2Sr(623.4℃)、α-Fe(614.2℃)、Al-Cu-RE(600.7℃)、Mg_2Si(562.3℃)。與未變質(zhì)的合金相比,復(fù)合變質(zhì)后合金中的Al_5Cu_2Mg_8Si_6相轉(zhuǎn)變?yōu)锳l-Cu-RE相,富Fe相的相變潛熱降低。復(fù)合變質(zhì)后合金較佳的熱處理工藝為:540℃固溶4h,180℃時(shí)效12h。合金表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)和耐磨性能,其硬度和抗拉強(qiáng)度與未變質(zhì)合金相比分別提高17.8%和15.6%,而摩擦系數(shù)降低17%,耐磨性能提高37.6%。再生鋁合金的磨損機(jī)制主要為粘著磨損與磨料磨損,隨著摩擦溫度升高,氧化磨損加劇。復(fù)合變質(zhì)同步實(shí)現(xiàn)6061再生鋁合金熱裂傾向降低和性能提升。研究結(jié)果對(duì)于再生鋁合金的高品質(zhì)化利用,特別是6000系變形鋁合金再生制造的成品率和性能(耐磨性)提供了重要的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù),可促進(jìn)6000系再生鋁在輕工模具制造領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TG146.21
【圖文】：

Fe 相的形貌：(a)鑄造鋁合金中 β-Fe，(b)鑄造鋁合金中 -Fe[26]，(c)變Fe[27]，(d)變形鋁合金中 -Fe[28]orphologies of Fe-rich phases: (a) β-Fe in cast aluminum alloy，(b) -Fe in6]，(c) β-Fe in wrought aluminum alloy[27]，(d) -Fe in wrought aluminum1 可知，在鑄造鋁合金中的 β-Fe 相為長(zhǎng)針狀，比較粗大。而變晶界析出，相對(duì)細(xì)小。Cao 等人[29]認(rèn)為，在鋁熔體冷卻凝固過以先析出的初生 -Fe 相為中心向四周生長(zhǎng)。隨著 Fe 含量的升 β-Fe 轉(zhuǎn)變。當(dāng)含 Fe≤0.9%時(shí)，鑄造鋁合金中富 Fe 相主要為 中析出針狀 β-Fe 相，隨著 Fe 含量的提高，針狀 β-Fe 相不斷。另外，富 Fe 相的形貌也與 Fe/Si 比值有關(guān)。當(dāng) Fe 含量相對(duì)合物 -Al8Fe2Si；而 Si 含量較高時(shí)，傾向于形成富 Si 化合物Si 含量對(duì)富 Fe 相形貌有著很大的影響，因此高硅和低硅的鋁

生產(chǎn)及其應(yīng)用：(a)回收的廢雜鋁，(b)再生鋁合金成型的模具pplication of 6061 recycled aluminum alloy: (a) recyin aluminum alloy blank，(c) molds made of recycle容造法，基于合金化變質(zhì)優(yōu)化 6061 再生鋁進(jìn)行軋制與熱處理工藝優(yōu)化，最后系統(tǒng)研容如下：1 再生鋁合金中的成分與組織特點(diǎn)，尤其是元素(Mn、Cr、Co)和吸附變質(zhì)元素(RE、Sr)

MA-1600 型電子探針顯微分析儀對(duì)未變質(zhì)的 6061 再生鋁合金及61 再生鋁合金進(jìn)行分析測(cè)試，實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：加速電壓 20KV，入射徑為 0.5μm，可得到合金樣品中元素分布區(qū)域和相對(duì)含量。凝固熱分析凝固分析設(shè)備，主要由石墨坩堝容器、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集系模塊組成。通過測(cè)量再生鋁合金凝固過程中的溫度變化曲線，可生相變的溫度及相變時(shí)間，進(jìn)而分析組織轉(zhuǎn)變?cè)�。本�?shí)驗(yàn)直接 30mm，啟動(dòng)溫度測(cè)量系統(tǒng)。溫度的測(cè)量范圍是 400℃~700℃，次測(cè)量時(shí)放置兩根電熱偶絲測(cè)量溫度，取其平均值作為最終數(shù)據(jù)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2804758