高硅鋁合金因比重小、強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)低和耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)在汽車、電子封裝和航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。其優(yōu)異的性能主要取決于合金組織中Si相的大小、形貌和分布狀態(tài)。本文針對(duì)高硅鋁合金Si相細(xì)化存在的難題,以A120Si4Cu合金為目標(biāo)成分,采用了快速冷卻、變質(zhì)、熱處理和軋制等工藝方法改善合金組織形貌。配合OM、SEM、EDS、XRD等主要測(cè)試手段,研究了不同制備工藝對(duì)A120Si4Cu合金組織和性能的影響。研究結(jié)果表明,增大冷卻速率能夠有效細(xì)化A120Si4Cu合金組織中的初生Si相且能夠顯著提高合金的抗拉強(qiáng)度。未變質(zhì)條件下,冷卻速率由11.75°C/s增大至172.94℃/s時(shí),合金的初生Si平均尺寸由98.63μm細(xì)化為41.32μm,抗拉強(qiáng)度則由113MPa提高到了192MPa。變質(zhì)處理結(jié)果表明,在P添加量為0.08%,變質(zhì)時(shí)間為80min的最佳變質(zhì)工藝條件下,合金初生Si平均尺寸可由55.26μm細(xì)化至12.65μm,抗拉強(qiáng)度則由183MPa提高到了255MPa。A120Si4Cu合金在未變質(zhì)和最佳P變質(zhì)工藝條件下,組織中的初生Si平均尺寸D與冷卻速率V之間的數(shù)學(xué)關(guān)系分別...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 過共晶Al-Si合金的組織和性能特點(diǎn)
        1.2.1 過共晶Al-Si合金的組織
        1.2.2 過共晶Al-Si合金的性能
    1.3 過共晶Al-Si合金中Si相的常見控制方法
        1.3.1 物理處理法
        1.3.2 化學(xué)處理法
        1.3.3 過共晶Al-Si合金變質(zhì)機(jī)理
    1.4 熱處理與軋制
        1.4.1 熱處理
        1.4.2 軋制
    1.5 研究?jī)?nèi)容
    1.6 課題特色與創(chuàng)新
第二章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)方案
    2.2 試驗(yàn)材料的制備
        2.2.1 合金熔煉
        2.2.2 變質(zhì)與澆注
    2.3 熱處理與軋制工藝
        2.3.1 熱處理工藝參數(shù)確定
        2.3.2 軋制工藝參數(shù)確定
    2.4 顯微組織觀察與結(jié)構(gòu)分析
        2.4.1 金相顯微鏡組織觀察
        2.4.2 掃描電鏡顯微分析
        2.4.3 X射線衍射分析
    2.5 力學(xué)性能分析
        2.5.1 硬度測(cè)試
        2.5.2 拉伸力學(xué)性能測(cè)試
    2.6 摩擦磨損試驗(yàn)
第三章 冷速與變質(zhì)對(duì)高硅鋁合金組織和性能的影響
    3.1 冷卻速率對(duì)Al20Si4Cu合金凝固組織的影響
        3.1.1 合金顯微組織分析
        3.1.2 合金凝固曲線分析
        3.1.3 初生Si平均晶粒尺寸與冷卻速率的回歸分析
    3.2 P變質(zhì)對(duì)Al20Si4Cu合金凝固組織的影響
        3.2.1 P添加量對(duì)Al20Si4Cu合金凝固組織的影響
        3.2.2 P變質(zhì)時(shí)間對(duì)Al20Si4Cu合金凝固組織的影響
        3.2.3 P變質(zhì)條件下Al20Si4Cu合金的XRD分析
    3.3 快冷凝固條件下P變質(zhì)的必要性
        3.3.1 P變質(zhì)條件下冷速對(duì)合金凝固組織的影響
        3.3.2 P變質(zhì)條件下初生Si平均晶粒尺寸與冷卻速率的回歸分析
    3.4 冷速與變質(zhì)對(duì)Al20Si4Cu合金力學(xué)性能的影響
        3.4.1 拉伸力學(xué)性能分析
        3.4.2 拉伸斷口形貌分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 熱處理和軋制對(duì)高硅鋁合金組織、性能的影響
    4.1 熱處理工藝研究
        4.1.1 固溶工藝
        4.1.2 時(shí)效工藝
    4.2 軋制工藝研究
        4.2.1 初軋溫度對(duì)Al20Si4Cu合金軋制組織的影響
        4.2.2 保溫時(shí)間對(duì)Al20Si4Cu合金軋制組織的影響
        4.2.3 變形程度對(duì)Al20Si4Cu合金軋制組織的影響
    4.3 熱處理對(duì)Al20Si4Cu合金力學(xué)性能的影響
        4.3.1 固溶溫度對(duì)Al20Si4Cu合金力學(xué)性能的影響
        4.3.2 時(shí)效時(shí)間對(duì)Al20Si4Cu合金力學(xué)性能的影響
    4.4 熱軋工藝對(duì)Al20Si4Cu合金力學(xué)性能的影響
        4.4.1 初軋溫度對(duì)Al20Si4Cu合金力學(xué)性能的影響
        4.4.2 保溫時(shí)間對(duì)Al20Si4Cu合金力學(xué)性能的影響
        4.4.3 變形程度對(duì)Al20Si4Cu合金力學(xué)性能的影響
    4.5 拉伸斷口形貌分析
        4.5.1 熱處理對(duì)Al20Si4Cu合金斷口形貌的影響
        4.5.2 軋制對(duì)Al20Si4Cu合金斷口形貌的影響
    4.6 本章小結(jié)
第五章 Al20Si4Cu合金的耐磨性能研究
    5.1 Al20Si4Cu合金的摩擦磨損性能
        5.1.1 變質(zhì)對(duì)Al20Si4Cu合金耐磨性能的影響
        5.1.2 冷卻速率對(duì)Al20Si4Cu合金耐磨性能的影響
        5.1.3 熱處理對(duì)Al20Si4Cu合金耐磨性能的影響
        5.1.4 軋制對(duì)Al20Si4Cu合金耐磨性能的影響
    5.2 Al20Si4Cu合金的摩擦系數(shù)穩(wěn)定性研究
        5.2.1 變質(zhì)對(duì)Al20Si4Cu合金摩擦系數(shù)穩(wěn)定性的影響
        5.2.2 冷卻速率對(duì)Al20Si4Cu合金摩擦系數(shù)穩(wěn)定性的影響
        5.2.3 熱處理對(duì)Al20Si4Cu合金摩擦系數(shù)穩(wěn)定性的影響
        5.2.4 軋制對(duì)Al20Si4Cu合金摩擦系數(shù)穩(wěn)定性的影響
    5.3 Al20Si4Cu合金摩擦磨損表面形貌分析
        5.3.1 變質(zhì)對(duì)Al20Si4Cu合金摩擦磨損表面形貌的影響
        5.3.2 冷卻速率對(duì)Al20Si4Cu合金摩擦磨損表面形貌的影響
        5.3.3 熱處理對(duì)Al20Si4Cu合金摩擦磨損表面形貌的影響
        5.3.4 軋制對(duì)Al20Si4Cu合金摩擦磨損表面形貌的影響
    5.4 Al20Si4Cu合金的摩擦磨損機(jī)理
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷
在讀期間已發(fā)表和錄用的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：4007916