【摘要】：鋁硅合金由于具有密度低,比強(qiáng)度高,熱膨脹系數(shù)小,耐磨性能良好等特點(diǎn),已廣泛的應(yīng)用于汽車、國(guó)防工業(yè)、航空航天、電子封裝等領(lǐng)域,是一種重要的工程材料。然而,隨著硅含量的提高,傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的鋁硅合金中會(huì)出現(xiàn)粗大不規(guī)則的脆性初晶硅顆粒和細(xì)長(zhǎng)的共晶硅顆粒,導(dǎo)致材料的力學(xué)性能嚴(yán)重降低,限制其在實(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)用。因此研究成本較低,產(chǎn)量較大,性能良好的鋁硅合金制備方法,具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。本文從合金化和大塑性變形的角度出發(fā),分別采用攪拌摩擦加工技術(shù)和添加合金元素對(duì)鋁硅合金進(jìn)行加工處理。攪拌摩擦加工的試驗(yàn)結(jié)果表明,多道次攪拌摩擦加工處理能夠顯著改善鑄造鋁硅合金的粗大組織,4種含硅量不同的鋁硅合金經(jīng)過1道次攪拌摩擦加工后,硅顆粒的平均尺寸均在5μm以下。同時(shí),材料的力學(xué)性能也大幅提高,在950 rpm轉(zhuǎn)速,47.5 mm/min行進(jìn)速度的條件下對(duì)Al-20Si合金進(jìn)行3道次攪拌摩擦加工后,Al-20Si合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到202.3 MPa和15.8%,材料的斷裂方式也由鑄態(tài)的脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。添加合金元素的試驗(yàn)結(jié)果表明,0.4%P元素的加入能夠使Al-20Si合金的硅顆粒細(xì)化至25.3μm,抗拉強(qiáng)度和延伸率最大可達(dá)132.1 MPa和2.8%。加入Mg元素后,Al-20Si合金的硅顆粒平均尺寸有所降低,材料的耐磨性能顯著提高,含3%Mg的合金鑄態(tài)下質(zhì)量損失僅有3.6 mg,較母材降低了約49.3%。對(duì)比合金化的材料與攪拌摩擦加工處理的材料,可以發(fā)現(xiàn)攪拌摩擦加工對(duì)Al-20Si合金組織和性能的改善效果要優(yōu)于添加合金元素的合金。
【圖文】：

圖 1. 1 Al-Si 二元相圖[6]Figure 1.1 Al-Si binary phase diagram14 號(hào)，是地殼中含量第二高的元素，為光澤。單質(zhì)硅的密度較低，僅為 2.3 g/有顯著的提升，高溫性能也會(huì)更加穩(wěn)定于多種不同的工業(yè)領(lǐng)域[11-12]。比如，A(含硅量約 17%)主要利用鋁硅合金良好性能，滿足汽車輕量化生產(chǎn)的需求，廣泛的零部件[13-15]。與傳統(tǒng)汽車缸體中使用鋁硅合金，僅為灰鑄鐵密度的三分之一灰鑄鐵[11]。因而，這類鋁硅合金能夠基工作的前提下，有效的減輕汽車零部件

0-22]、噴射沉積[23-25]、大塑性變形[26-29]、選擇性激光熔化[30-33]等制備都取得了一定的進(jìn)展。熔煉法是制備鋁硅合金最簡(jiǎn)單便捷的方法之一，其成本低廉，設(shè)備要求較低，已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用。但在制備高硅鋁的過相區(qū)導(dǎo)致較低的冷卻速率下先析出的初晶硅顆粒會(huì)顯著長(zhǎng)大，組織，對(duì)材料性能有著負(fù)面的影響。為優(yōu)化傳統(tǒng)的鑄造熔煉方變質(zhì)處理。變質(zhì)處理，就是在鋁硅合金熔煉的過程中，加入一素，常見的如 P、Sr、Na 等，，基于異質(zhì)形核機(jī)制、降低 Si 晶，細(xì)化合金中的初晶硅、共晶硅，改善硅相的形貌和分布[34-3g 等[35]利用 Al-P-Ti-TiC-Y 作為中間合金，在熔煉過程中將其分合金和 Al-29Si 合金中。圖 1.2 展示了變質(zhì)前后 Al-29Si 合金顯試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)母材中粗大的 Si 顆粒被顯著細(xì)化，Si 顆粒平均m 和 250 μm 降至 20 μm 和 35 μm，布氏硬度分別提高了 15.8損率較變質(zhì)處理前有明顯的降低，這些性能上的提升主要是由初晶硅的細(xì)化所造成的。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG292;TG453.9;U466

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;中鋁公司過共晶鋁硅合金技術(shù)達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平[J];有色設(shè)備;2013年01期

2 于浩;錢怡君;程兆虎;;過共晶鋁硅合金凝固組織細(xì)化新工藝[J];金屬加工(熱加工);2011年19期

3 王建輝;過共晶鋁硅合金控制硅粒新方法[J];內(nèi)燃機(jī)配件;1996年02期

4 李升;活塞用新型過共晶鋁硅合金的研究[J];中國(guó)鑄造裝備與技術(shù);1997年02期

5 楊朝聰;過共晶鋁硅合金的細(xì)化變質(zhì)[J];云南冶金;1997年01期

6 康嘉華;新型過共晶鋁硅合金的研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;1994年05期

7 趙恒先;陳潤(rùn)輝;;過共晶鋁硅合金細(xì)化變質(zhì)的進(jìn)展[J];輕金屬;1992年02期

8 屈健;黃積榮;王貽青;;碲鎂磷對(duì)過共晶鋁硅合金中硅相形貌的影響[J];西安理工大學(xué)學(xué)報(bào);1987年03期

9 王道胤,殷美和;過共晶鋁硅合金活塞的熱處理[J];內(nèi)燃機(jī)配件;1988年01期

10 朱世俊;陳長(zhǎng)華;;稀土高硅過共晶鋁硅合金的初步研究[J];昆明工學(xué)院學(xué)報(bào);1988年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 高波;郝儀;涂贛峰;石為喜;李世偉;郝勝智;董闖;;強(qiáng)流脈沖電子束處理對(duì)過共晶鋁硅合金Al-15Si微觀組織及顯微硬度影響研究(英文)[A];真空技術(shù)與表面工程——第九屆真空冶金與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

2 高波;郝儀;涂贛峰;石為喜;李世偉;郝勝智;董闖;;強(qiáng)流脈沖電子束處理對(duì)過共晶鋁硅合金Al-15Si微觀組織及顯微硬度影響研究[A];第九屆真空冶金與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

3 張炯;;ZS24過共晶鋁硅合金變質(zhì)劑的優(yōu)化[A];2009重慶市鑄造年會(huì)論文集[C];2009年

4 郝儀;高波;涂贛峰;張文鳳;郝勝智;李e

本文編號(hào)：2668461