【摘要】：本文以Al-20Si合金為研究對(duì)象,采用變質(zhì)和不同的冷卻速率對(duì)Al-20Si合金進(jìn)行細(xì)化處理。通過(guò)高精度測(cè)溫儀、金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、X射線衍射(XRD)和摩擦磨損試驗(yàn)等方法,研究了變質(zhì)和冷卻速率對(duì)A1-20Si合金凝固組織及性能的影響,并探討了Al-20Si合金中初生Si和共晶Si的協(xié)同細(xì)化機(jī)理,為高硅鋁合金材料在制備活塞、缸套和散熱器等工業(yè)應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。(1).采用P和RE變質(zhì)劑對(duì)Al-20Si合金進(jìn)行變質(zhì)處理,研究結(jié)果表明:P與Al反應(yīng)生成AlP化合物作為初生Si相的異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn),能顯著細(xì)化合金中初生Si晶粒尺寸;稀土RE吸附固溶在Si相的生長(zhǎng)臺(tái)階,使Al-20Si合金中Si相的晶格常數(shù)增大,X射線衍射圖譜發(fā)生小角度偏移;隨著變質(zhì)時(shí)間的延長(zhǎng),合金中板條狀的初生Si變得細(xì)小圓潤(rùn),平均晶粒尺寸由85.6μm減小至13.2μm,共晶Si由長(zhǎng)針狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎虠U狀和點(diǎn)狀,均勻分布在基體中,基體硬度由68.5HB提升至80.8HB,抗拉強(qiáng)度由132MPa提高至185MPa,延伸率由1.29%提高至2.68%。(2).采用不同的冷卻速率對(duì)Al-20Si合金組織進(jìn)行細(xì)化處理,研究結(jié)果表明:Al-20Si合金中初生Si平均晶粒尺寸(D)與冷卻速率(v)呈冪函數(shù)關(guān)系:D=260.6v-3/4,而與再輝溫度(Tm)則呈線性關(guān)系:D=0.25Tm-143.12;降低合金中初生Si的再輝溫度是控制晶粒長(zhǎng)大的關(guān)鍵,銅模的高蓄熱系數(shù)能持續(xù)降低初生Si的形核溫度和再輝溫度,使初生Si的晶粒尺寸細(xì)小;初生Si由小平面生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉切∑矫嫔L(zhǎng)的臨界過(guò)冷度為70K,該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果(74K)基本一致;隨著變質(zhì)劑的添加、冷卻速率的增大、過(guò)冷度的增加和再輝溫度的降低,Al-20Si合金中Si相組織細(xì)化顯著,合金的抗拉強(qiáng)度由119MPa提高至210MPa,延伸率由1.01%提高至3.89%。(3).Al-20Si合金的磨損行為主要以剝層磨損、粘著磨損和磨粒磨損為主,試樣的剝層磨損隨合金中初生Si晶粒尺寸的增大而加劇;Al-20Si合金經(jīng)細(xì)化處理后,組織中Si相晶粒尺寸細(xì)小,基體硬度提高,合金的磨損量顯著減小。
【圖文】：

１．２邋Ａｌ－Ｓｉ合金的概述逡逑Ａｌ－Ｓｉ合金是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的鑄造鋁合金，室溫下的組織為ａ－Ａｌ和ｐ－Ｓｉ逡逑兩相，Ａｌ－Ｓｉ合金的二元相圖如圖１－１所示。合金在５７７°Ｃ會(huì)發(fā)生共晶反應(yīng)：逡逑Ｌ—ａ（Ａｌ）＋ｐ（Ｓｉ）；其共晶點(diǎn)Ｓｉ含量的范圍在１２．５％－１２．７％之間［５］；邋Ｓｉ原子在鋁基逡逑體中的最大固溶度為１．６５％，而Ａ１原子在Ｓｉ相中幾乎不固溶。Ａｌ－Ｓｉ合金可根據(jù)逡逑Ｓｉ含量的不同，分為亞共晶Ａｌ－Ｓｉ合金、共晶Ａｌ－Ｓｉ合金、過(guò)共晶Ａｌ－Ｓｉ合金。逡逑Ｓｉ是Ａｌ－Ｓｉ合金中主要的合金元素，在鋁合金中加入Ｓｉ，能提高合金的流動(dòng)逡逑性和鑄造性，同時(shí)還能降低合金的熱膨脹系數(shù)，減小合金的密度，提高合金的氣逡逑密性，使材料的耐磨性和力學(xué)性能大幅提高［６］。由于Ａｌ－Ｓｉ合金中Ｓｉ相的硬度很逡逑高，而鋁基體相對(duì)較軟，屬于典型的硬質(zhì)點(diǎn)增強(qiáng)軟基體的耐磨材料，且合金的耐逡逑１逡逑

殘余的金屬等化合物，保持模具壁表面光滑，模具型腔尺寸為長(zhǎng)ｘ寬ｘ高逡逑＝１００ｍｍｘｌ０ｍｍｘ６０ｍｍ，燒鑄時(shí)控制好饒鑄速度，，使金屬液體均勻地流入模具中，逡逑澆鑄模具如圖２－２所示。逡逑測(cè)溫儀逡逑圖２－２澆鑄模具示意圖逡逑１．模具厚度控制板２．模具側(cè)壁３．模具底壁４．熱電偶逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｃａｓｔｉｎｇ邋ｍｏｌｄ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑１．邋ｔｈｅ邋ｐｌａｔｅ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｍｏｌｄ邋ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ邋２．邋ｍｏｌｄ邋ｓｉｄｅｗａｌｌ邋３．邋ｍｏｌｄ邋ｂｏｔｔｏｍ邋ｗａｌｌ邋４．邋ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ逡逑２．５邋Ａｌ－２０Ｓｉ合金的變質(zhì)工藝方法逡逑２．５．１邋Ａｌ－２０Ｓｉ合金的Ｐ變質(zhì)處理實(shí)驗(yàn)逡逑在Ａｌ－２０Ｓｉ合金熔體中加入Ｃｕ－８Ｐ中間合金進(jìn)行變質(zhì)處理，間隔２０ｍｉｎ將鋁逡逑液澆鑄到鋼模中冷卻取樣，澆鑄起始溫度７６０°Ｃ，鑄件凝固后及時(shí)從模具中取出，逡逑實(shí)驗(yàn)得出：變質(zhì)保溫８０ｍｉｎ，添加０．０６％Ｐ含量的Ｃｕ－８Ｐ中間合金變質(zhì)效果最佳。逡逑表２－４、２－５分別為Ｐ添加量和Ｐ變質(zhì)時(shí)間對(duì)Ａ１－２０Ｓ１合金的實(shí)驗(yàn)方案及參數(shù)。逡逑表２－４邋Ｐ添加量對(duì)Ａｌ－２０Ｓｉ合金的實(shí)驗(yàn)方案及參數(shù)逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－４邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｓｃｈｅｍｅｓ邋ａｎｄ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ邋ｏｆ邋Ｐ邋ａｄｄｉｔｉｏｎ邋ｔｏ邋Ａｌ－２０Ｓｉ邋ａｌｌｏｙ逡逑序號(hào)邐合金邋變質(zhì)劑邐添加量／％邋變質(zhì)溫度／°Ｃ邐澆鑄溫度ｆ逡逑１邐Ａｌ－２０Ｓｉ邐—邐—邐８００邐７６０逡逑２邐Ａｌ－２０Ｓｉ邐Ｐ邐０．０２邐８００邐７６０逡逑３邐Ａｌ－２０Ｓｉ邐Ｐ邐０．０４邐８００邐７６０逡逑４邐Ａｌ－２０Ｓｉ邐Ｐ
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.21

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李萍;吳廣善;王薄笑天;董力源;丁春惠;薛克敏;;往復(fù)擠壓對(duì)高硅鋁合金組織及性能影響[J];塑性工程學(xué)報(bào);2018年03期

2 周永進(jìn);吳艷生;高磊;;磷變質(zhì)高硅鋁合金重力澆注發(fā)動(dòng)機(jī)缸套的研究[J];金屬加工(熱加工);2014年05期

3 ;再生高硅鋁合金錠制造新工藝通過(guò)鑒定[J];稀土;2012年02期

4 宋希劍,秦東;鑄造高硅鋁合金表面微弧氧化陶瓷層的耐磨性[J];材料保護(hù);2000年04期

5 郝廷t

本文編號(hào)：2643184