【摘要】：本文實(shí)驗(yàn)是在多元Al-Si合金的基礎(chǔ)上展開(kāi)。通過(guò)調(diào)節(jié)合金中Mn的百分含量,并借助顯微組織觀察、力學(xué)性能測(cè)試等途徑,研究出綜合力學(xué)性能最佳的合金材料。隨后對(duì)合金進(jìn)行T6(固溶時(shí)效)處理,并借助OM、SEM、EDS等檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行觀察分析并進(jìn)行相關(guān)力學(xué)性能測(cè)試,探究時(shí)效時(shí)間對(duì)合金力學(xué)性能、顯微組織、第二相的形態(tài)及分布的影響,并分析總結(jié)其強(qiáng)化形成機(jī)理。利用自約束型冷熱疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行熱疲勞試驗(yàn),研究不同熱處理狀態(tài)下合金疲勞裂紋萌生及傳播規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:Mn的添加量對(duì)合金的力學(xué)性能影響較為復(fù)雜。隨著Mn含量的增加,基體中粗大彌散相體積分?jǐn)?shù)逐漸增加,進(jìn)而細(xì)小彌散分布的析出相起到彌散強(qiáng)化的效果而促進(jìn)合金抗拉強(qiáng)度的提高。當(dāng)Mn含量達(dá)到0.4%時(shí),合金抗拉強(qiáng)度達(dá)到最高值285MPa。此時(shí)固溶到α-Al基體中的Mn原子在細(xì)化晶粒的同時(shí),通過(guò)晶格畸變而提高了晶格畸變能,而顯著提升合金硬度。隨著Mn原子的過(guò)多加入,合金組織中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞,出現(xiàn)了粗大樹(shù)枝晶。當(dāng)Mn含量達(dá)到0.55%時(shí),過(guò)量的Mn與Al結(jié)合形成粗大硬脆的Al6Mn相導(dǎo)致合金抗拉強(qiáng)度急劇下降,同時(shí)合金延伸率也隨之降低。Al-Si合金在T6處理過(guò)程中,含有Cu、Mg的溶質(zhì)原子的過(guò)飽和固溶體在時(shí)效過(guò)程中分解成細(xì)小彌散分布的析出強(qiáng)化相Al2Cu和Mg2Si,阻礙了溶質(zhì)原子在晶界間移動(dòng),從而使合金力學(xué)性能得到顯著改善。結(jié)合合金力學(xué)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn),合金的時(shí)效時(shí)間達(dá)到6h時(shí)各項(xiàng)綜合力學(xué)性能最好,抗拉強(qiáng)度由鑄態(tài)的285MPa提升到368MPa。當(dāng)時(shí)效時(shí)間超過(guò)6h時(shí),隨著析出相粗化,合金力學(xué)性能而逐漸下降。Al-Si合金的疲勞性能主要與材料本身的塑韌性、顯微組織結(jié)構(gòu)、析出物尺寸及分布有關(guān)。T6處理之后隨著共晶Si球化,脆性Si顆粒對(duì)α-Al基體的割裂作用減小,提升了疲勞裂紋傳播的阻力。時(shí)效處理6h,隨著基體組織及第二相形態(tài)及分布的均勻化,提高了裂紋擴(kuò)展所需的驅(qū)動(dòng)力,阻礙了裂紋在晶界處傳播,降低了疲勞裂紋擴(kuò)展速率,提高了合金的疲勞抗性。在疲勞裂紋擴(kuò)展階段,隨著循環(huán)熱應(yīng)力持續(xù)施加,富集在晶粒邊界的脆性過(guò)剩相顆粒常常從α-Al基體邊界脫落,界面之間的結(jié)合力被循環(huán)應(yīng)力削弱,疲勞裂紋通常在基體與第二相周圍的薄弱區(qū)長(zhǎng)大,顯微孔洞逐漸形成并演變成疲勞裂紋。同時(shí)隨著氧元素在缺口處富集,大量的晶間氧化物削弱了原子間結(jié)合力,氧在熱應(yīng)力作用下在疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)域擴(kuò)散,并逐漸演變成疏松區(qū),加快了疲勞裂紋的擴(kuò)展。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2564037