【摘要】：高硅鋁合金具有良好的耐熱性、耐磨性、耐蝕性以及低的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點(diǎn),是制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、缸套以及剎車盤等耐熱、耐磨零件的理想材料。在傳統(tǒng)工藝中通常采用變質(zhì)劑對(duì)高硅鋁合金中的初生Si進(jìn)行細(xì)化處理,不僅達(dá)不到理想的細(xì)化效果,還存在效率低、污染大、不穩(wěn)定等問題,這也是制約高硅鋁合金發(fā)展和應(yīng)用的根本原因。為此,本文以Al-20%Si合金為研究對(duì)象,采用半固態(tài)法處理高硅鋁合金熔體,利用噴粉法制備高硅鋁合金半固態(tài)漿料并在壓力下成型。利用OM、SEM、EDS、摩擦磨損試驗(yàn)等方法,研究了噴粉法制備半固態(tài)漿料工藝參數(shù)對(duì)高硅鋁合金組織和性能的影響,探討了Al-20%Si合金半固態(tài)漿料在壓力成型過程中壓力對(duì)合金組織與性能的影響,為高硅鋁合金材料在制備活塞和剎車盤等工業(yè)應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)和試驗(yàn)依據(jù)。研究結(jié)果表明,通過霧化法所獲得的Al-20%Si粉粒的形貌以近球狀為主;粉粒直徑越小,組織中的初生Si、共晶硅越小,粒徑從3mm到0.075mm,初生硅晶粒平均尺寸由29.84μm減小到2.38μm。與內(nèi)冷法和氣體攪拌法相比,采用噴粉法可以獲得更細(xì)小圓整的高硅鋁合金半固態(tài)漿料組織。試驗(yàn)結(jié)果表明,采用噴粉法制備A1-20%Si合金半固態(tài)漿料的最佳工藝參數(shù)為:合金的制漿溫度為700℃、粉粒/熔體質(zhì)量比為9%、粉粒成分為Al-20%Si、粉粒直徑為0.075mm、噴粉棒轉(zhuǎn)速為900rpm。在工藝參數(shù)下獲得初生Si平均晶粒尺寸為18.12μm,形狀因子為0.82,合金硬度為123.4HB,抗拉強(qiáng)度為150.9MPa。Al-20%Si合金半固態(tài)漿料壓力成型試驗(yàn)結(jié)果表明:試驗(yàn)壓力下對(duì)Al-20%Si合金中初生Si組織的影響效果較小,而對(duì)共晶Si組織的細(xì)化效果卻非常明顯,使共晶Si由長(zhǎng)針狀轉(zhuǎn)變?yōu)辄c(diǎn)狀和短桿狀均勻分布在基體中,并且出現(xiàn)了亞共晶特征的α-Al。Al-20%Si半固態(tài)漿料在壓力作用下成型,相對(duì)與普通液態(tài)壓力成型,合金的硬度由120.5HB提高至134.8HB,提高了 10.6%,抗拉強(qiáng)度由100.3MPa提高至167.4MPa,提高了67%。采用噴粉半固態(tài)制漿法處理Al-20%Si高硅鋁合金熔體,可使合金組織得到明顯的細(xì)化,其中向合金熔體中添加粉粒是細(xì)化Si相晶粒組織的關(guān)鍵因素,噴粉棒的攪拌作用能協(xié)同細(xì)化合金組織。壓力加工提高合金的結(jié)晶溫度,從而提高了合金的過冷度和冷卻速率,對(duì)合金中共晶Si相有明顯的細(xì)化作用。
【圖文】：

（ａ）間歌式邐（ｂ）連續(xù)式逡逑圖１－３機(jī)械攪拌法逡逑１攪拌器；２合金熔體；３加熱線圈逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ邋ｓｔｉｒｒｉｎｇ逡逑１邋Ｓｔｉｒｒｅｒ；邋２邋Ａｌｌｏｙ邋ｍｅｌｔ；邋３邋Ｈｅａｔｉｎｇ邋ｃｏｉｌ逡逑電磁攪拌法制備半固態(tài)漿料相對(duì)于其他方法應(yīng)用較為廣泛。它是利用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)逡逑在金屬液中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使金屬液在洛侖茲力的作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到對(duì)金屬逡逑液攪拌的目的［５１，，５＇如圖１－４所示。但電磁攪拌設(shè)備昂貴，工藝復(fù)雜，受到成本高逡逑是限制其應(yīng)用的主要原因。逡逑．逡逑｜————邐｜邋￣邐卜一；逡逑；＝１邐N逡逑＾具＿，：逡逑ｌ．：．．．．．：：邐邐、、一’—邋Ｕｆｊ－邐邋ｙ—逡逑－Ｃ一十逡逑Ｉ邐：邋？邋＿邋—、—二—Ｌ－邐￣逡逑Ｉ邋Ｈｈｔｒｔ邋面—逡逑Ｌ—邐N…邐邐邐逡逑

本文編號(hào)：2611872