本文關(guān)鍵詞：Al、Si對高鋁鋅基合金組織及熱疲勞性能的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文采用目前在工業(yè)生產(chǎn)中已廣泛應(yīng)用的ZA27合金(Zn-27Al-2.5Cu合金)作為第一類基體材料,此外,將合金的Al含量提高至38%,制備出ZA38合金(Zn-38Al-2.5Cu合金)作為第二類基體材料。在此基礎(chǔ)上,向上述兩類合金中添加不同含量的Si元素,制備出兩組試樣。借助OM、SEM、EDS等檢測設(shè)備進行觀察分析并進行相關(guān)力學性能測試,研究不同含量的Al、Si元素對兩組合金顯微組織、組織中相的形態(tài)及分布、力學性能的影響,并分析其作用機理。利用自約束型冷熱疲勞試驗機進行熱疲勞試驗,研究Al、Si元素對高鋁鋅基合金熱疲勞行為及性能的影響。試驗結(jié)果表明:Zn-27Al-2.5Cu-x Si和Zn-38Al-2.5Cu-x Si合金的顯微組織均由樹枝狀ɑ相(以鋁為基的固溶體),枝晶間(α+η)共析組織,富Cu的ε相以及硬脆Si相組成。適量Si的添加有利于合金組織和性能的改善,當Si含量達到0.55%時,Zn-27Al-2.5Cu和Zn-38Al-2.5Cu合金組織細化程度最高,α相細小且分布均勻,ε相和Si相大小相對適中且均勻分布在枝晶間,合金綜合力學性能最優(yōu)。隨著含Al量的提高,Zn-38Al-2.5Cu合金中α樹枝晶增多,固溶強化作用增強,顯微組織的細化程度較Zn-27Al-2.5Cu合金更高且各相分布更均勻,綜合力學性能有所提高。Zn-27Al-2.5Cu和Zn-38Al-2.5Cu合金的熱疲勞性能主要受合金的強度、塑韌性以及合金中硬脆Si相分布的影響。當Si添加量為0.55%時,合金的強度相對最高,綜合力學性能最好,且Si相細小均勻分布于基體中,此時,熱疲勞過程中合金的氧化程度最小,主裂紋萌生最慢且擴展速率最小,熱疲勞性能相對最好。Zn-38Al-2.5Cu合金的熱疲勞裂紋生長速率較Zn-27Al-2.5Cu合金有所減小,氧化程度較輕,熱疲勞性能有所提高。Zn-27Al-2.5Cu和Zn-38Al-2.5Cu合金的熱疲勞破壞主要體現(xiàn)在三個方面:一是主裂紋的生長,二是微裂紋以及各種缺陷的形成,三是合金的氧化,三者之間互相促進。在熱疲勞裂紋擴展階段,兩組合金的主裂紋生長速率均呈先增大后減小,最終趨于穩(wěn)定的趨勢。微裂紋及缺陷的形成降低了鋅基合金的強度,促進主裂紋的生長和氧化作用的進行。而易發(fā)生在晶界處的氧化現(xiàn)象會造成合金中Zn、Al含量的下降,合金強度隨之降低,且氧化皮易發(fā)生脫落形成缺陷,促進裂紋沿著晶界生長,影響了合金的熱疲勞性能。兩組合金的高溫氧化動力學關(guān)系均呈近似線性規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：Zn-27Al-2.5Cu合金 Zn-38Al-2.5Cu合金 Si相 顯微組織 力學性能 氧化現(xiàn)象 熱疲勞
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.13
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論.12-27
• 1.1 選題背景12
• 1.2 高鋁鋅基合金概述12-18
• 1.2.1 高鋁鋅基合金簡介與發(fā)展歷程12-13
• 1.2.2 高鋁鋅基合金中合金元素的作用13-15
• 1.2.3 高鋁鋅基合金的性能改善15-16
• 1.2.4 高鋁鋅基合金的組織特點16-18
• 1.2.5 高鋁鋅基合金的發(fā)展趨勢與應(yīng)用18
• 1.3 熱疲勞研究18-25
• 1.3.1 熱疲勞研究的歷史與現(xiàn)狀18-19
• 1.3.2 熱疲勞的定義與特征19
• 1.3.3 影響材料熱疲勞性能的因素19-21
• 1.3.4 熱疲勞裂紋萌生及擴展機理21-25
• 1.4 本課題研究的意義及內(nèi)容25-27
• 第二章 試驗部分27-33
• 2.1 試驗方案27
• 2.2 試驗材料及設(shè)備27-28
• 2.2.1 試驗材料27
• 2.2.2 試驗設(shè)備27-28
• 2.3 合金的熔煉與試樣的制取28-29
• 2.3.1 合金的熔煉28-29
• 2.3.2 試樣的制取29
• 2.4 熱疲勞試驗環(huán)境及原理29-30
• 2.5 顯微組織觀察與性能測試30-32
• 2.5.1 合金金相組織觀察與分析30
• 2.5.2 SEM和EDS能譜分析30
• 2.5.3 拉伸試驗30-31
• 2.5.4 硬度測試31-32
• 2.5.5 熱疲勞抗力的測定32
• 2.6 結(jié)果分析32-33
• 第三章 Si對高鋁鋅基合金組織和力學性能的影響33-46
• 3.1 Si對Zn-27Al-2.5Cu合金顯微組織和力學性能的影響33-39
• 3.1.1 Zn-27Al-2.5Cu合金鑄態(tài)組織分析33-36
• 3.1.2 Si對Zn-27Al-2.5Cu合金組織的影響36-38
• 3.1.3 Si對Zn-27Al-2.5Cu合金力學性能的影響38-39
• 3.2 Si對Zn-38Al-2.5Cu合金顯微組織和力學性能的影響39-45
• 3.2.1 Zn-38Al-2.5Cu合金鑄態(tài)組織分析39-41
• 3.2.2 Si對Zn-38Al-2.5Cu合金組織的影響41-43
• 3.2.3 Si對Zn-38Al-2.5Cu合金力學性能的影響43-45
• 3.3 本章小結(jié)45-46
• 第四章 Al對高鋁鋅基合金組織和力學性能的影響46-50
• 4.1 Al對高鋁鋅基合金凝固過程和組織的影響46-47
• 4.2 Al對高鋁鋅基合金力學性能的影響47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第五章 Si、Al對高鋁鋅基合金熱疲勞性能的影響50-75
• 5.1 Si對Zn-27Al-2.5Cu合金熱疲勞性能的影響50-62
• 5.1.1 Zn-27Al-2.5Cu合金熱疲勞裂紋生長方式50-51
• 5.1.2 不同Si含量的Zn-27Al-2.5Cu合金熱疲勞裂紋的生長行為51-57
• 5.1.3 Si對Zn-27Al-2.5Cu合金熱疲勞抗力的影響57-59
• 5.1.4 不同Si含量的Zn-27Al-2.5Cu合金的熱疲勞氧化行為59-62
• 5.2 Si對Zn-38Al-2.5Cu合金熱疲勞性能的影響62-72
• 5.2.1 Zn-38Al-2.5Cu合金熱疲勞裂紋生長方式62-63
• 5.2.2 不同Si含量的Zn-38Al-2.5Cu合金熱疲勞裂紋的生長行為63-69
• 5.2.3 Si對Zn-38Al-2.5Cu合金熱疲勞抗力的影響69-71
• 5.2.4 不同Si含量的Zn-38Al-2.5Cu合金的熱疲勞氧化行為71-72
• 5.3 Al對高鋁鋅基合金熱疲勞性能的影響72-73
• 5.4 本章小結(jié)73-75
• 第六章 結(jié)論75-77
• 參考文獻77-84
• 致謝84-85
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文85

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本文編號：288558