本文關(guān)鍵詞：AlCuFe準(zhǔn)晶的制備及其與SiC分別增強(qiáng)ZL101的研究

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【摘要】：Al-Si合金因其良好的鑄造流動性,使得其所制備的鑄件具有致密、耐磨、抗疲勞等優(yōu)點(diǎn),但因其內(nèi)部初生α-Al的晶粒較為粗大,且會生成影響溶液順利流動的共晶Si割裂組織,這些缺點(diǎn)嚴(yán)重影響制備出合金的綜合性能和相應(yīng)切削性,因此很難被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天等領(lǐng)域。然而通過對基體合金添加增強(qiáng)顆粒,可以起到細(xì)化晶粒且強(qiáng)化合金的作用,傳統(tǒng)方法是應(yīng)用SiC作為增強(qiáng)相,但是由于SiC顆粒與金屬基體的潤濕性差,且容易與基體界面發(fā)生反應(yīng),因此其應(yīng)用受到了一定程度的限制。但是近年來由于準(zhǔn)晶的發(fā)現(xiàn),改變了這一現(xiàn)狀,準(zhǔn)晶具有高強(qiáng)度、高硬度、耐熱、耐磨以及高溫穩(wěn)定性,最重要的是準(zhǔn)晶與基體潤濕性較好,是一種非常理想的金屬強(qiáng)化相。本文正是利用準(zhǔn)晶作為強(qiáng)化相,進(jìn)行增強(qiáng)ZL101鋁合金,并且與SiC增強(qiáng)ZL101合金做相應(yīng)比較。本文首先利用常規(guī)鑄造法準(zhǔn)備出Al(63+x)Cu_(25-x)Fe_(12)(x=0,1)準(zhǔn)晶中間合金,隨后通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚪桨?促使該合金中準(zhǔn)晶I相的成分趨于單一,分析這兩種成分的準(zhǔn)晶組織性能異同,并且在第一性原理的幫助下,利用準(zhǔn)晶近似相的參數(shù),成功構(gòu)建了Al64Cu24Fe12準(zhǔn)晶“晶胞”的近似結(jié)構(gòu),在幾何優(yōu)化成功的前提下,進(jìn)一步分析所構(gòu)建的準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)相應(yīng)性能。其次,將制備出單一成分的準(zhǔn)晶制成增強(qiáng)顆粒,進(jìn)而強(qiáng)化ZL101合金,與SiC作為增強(qiáng)相時作對比。對二者的力學(xué)性能、顯微組織以及XRD進(jìn)行分析。試驗表明:鑄態(tài)Al(63+x)Cu_(25-x)Fe_(12)(x=0,1)準(zhǔn)晶中間合金主要包含4種相,分別為:先析出相λ、準(zhǔn)晶I相、β相(τ相)和其他微量相。經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗?準(zhǔn)晶I相的XRD衍射峰明顯增高,且其類似相與其他雜相顯著減少,準(zhǔn)晶相趨于單一;并且根據(jù)分析可知,兩種成分的準(zhǔn)晶無論是在金相組織還是XRD分析,二者間并無明顯區(qū)別。再將球磨后不同晶粒度(200目以下,100目-200目,大顆粒)的Al63Cu25Fe12準(zhǔn)晶顆粒融入ZL101合金中進(jìn)行強(qiáng)化,對比分析可知,加入增強(qiáng)相后,ZL101中的初生α-Al顆粒尺寸會減少,起到一定的細(xì)化晶粒作用。此外,由于準(zhǔn)晶顆粒的加入,片狀或者長條狀的共晶Si被打斷,其尺寸變得比較細(xì)小,彌散的分布到晶粒內(nèi)部。晶粒度在100目-200目間的準(zhǔn)晶顆粒增強(qiáng)效果最佳,最大抗拉強(qiáng)度為357.26MPa,延伸率為10.16%,硬度為63.6HB。同時,將其與SiC顆粒增強(qiáng)ZL101復(fù)合材料進(jìn)行比較,結(jié)果表明:準(zhǔn)晶增強(qiáng)后的綜合性能均優(yōu)于SiC強(qiáng)化后復(fù)合材料的性能,與后者相比抗拉強(qiáng)度提高41.9%,延伸率提高25.89%,硬度增加5.1%。且流動性也比SiC增強(qiáng)后的復(fù)合材料更佳。根據(jù)宏觀斷口和微觀斷口的綜合分析,準(zhǔn)解理斷裂是準(zhǔn)晶增強(qiáng)ZL101復(fù)合材料主要的斷裂方式。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;O753.3

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