本文關鍵詞：稀土Y對A356合金組織和性能的影響

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【摘要】：A356合金是鋁合金家族中最常用的鑄造合金,不僅擁有良好的機械加工性能和鑄造性能,而且具有流動性好、氣密性好,收縮率小和熱裂傾向小等優(yōu)點,被廣泛應用于航空、汽車等制造業(yè)領域。但是在常規(guī)鑄態(tài)條件下,A356鑄造合金的微觀組織由粗大的α-Al枝晶和共晶Si組織構成,共晶Si相呈粗大的塊狀或板條狀沿枝晶間隨機分布,嚴重地割裂了基體,降低了合金的性能。因此如何改善α-Al晶粒和共晶硅的形態(tài)和尺寸就成為改善合金力學性能的關鍵所在。本文以A356合金為研究對象。首先,通過向A356合金中添加不同含量的稀土Y元素,研究了稀土Y對A356合金鑄態(tài)組織和性能的影響。然后對變質后的合金進行不同的熱處理,研究T6熱處理工藝和T6I6雙級時效工藝對合金組織和性能的影響。最后,利用研究成果和運用數(shù)值模擬軟件設計滾輪支座澆注工藝,切實解決企業(yè)滾輪支座強度差塑性低的問題。研究結果顯示,稀土Y可以細化A356合金鑄態(tài)晶粒,而且改善了共晶硅的形態(tài),使條狀或長棒狀的共晶硅向針狀或短棒狀轉變。同時稀土Y元素的加入對A356合金中氣孔的起到了抑制的作用。當稀土Y元素含量為0.3%時,合金組織就得到了明顯的改善,共晶硅相由粗大的針片狀變?yōu)榧毿〉睦w維狀,其力學性能有了初步的提升。為了繼續(xù)提升A356-0.3Y合金的力學性能,通過正交試驗,研究了T6熱處理工藝參數(shù)對合金組織和力學性能的影響,得出了T6優(yōu)化熱處理工藝為:535℃×4.5h+145℃×4h。同時研究了T6I6雙級時效工藝對合金組織和力學性能的影響,優(yōu)化了T6I6雙級時效工藝參數(shù)。當預時效為120℃×3h,再時效為180℃×1h時,Si顆粒球化程度與均勻度俱佳,而合金的抗拉強度可達到289MPa,伸長率保持在10%-11%左右,硬度HB為91。利用研究成果和結合數(shù)值模擬技術,針對企業(yè)問題進行實例驗證�；赑rocast數(shù)值模擬軟件,對滾輪支座充型過程進行數(shù)值模擬,預測缺陷的發(fā)生部位和區(qū)域,通過優(yōu)化澆注工藝參數(shù)和合理設置澆冒口、冷鐵等,得到可行的澆注工藝并制備出完整的滾輪支座鑄件。經過稀土Y元素變質和T6I6雙級時效工藝后的滾輪支座,其承重載荷達到了2500Kg,解決了企業(yè)的實際問題。
【關鍵詞】：A356合金 T6熱處理 雙級時效 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：江蘇理工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 課題研究背景8-12
• 1.1.1 鋁及其合金概述8-9
• 1.1.2 Al-Si系合金概述9-10
• 1.1.3 A356 合金介紹10-12
• 1.2 A356 合金的熱處理強化12-13
• 1.2.1 固溶強化機理12-13
• 1.2.2 時效強化機理13
• 1.3 數(shù)值模擬概述13-15
• 1.3.1 鑄造數(shù)值模擬發(fā)展14-15
• 1.3.2 數(shù)值模擬軟件介紹15
• 1.4 選題意義及主要研究內容15-17
• 1.4.1 選題意義15-16
• 1.4.2 主要研究內容16-17
• 第二章 實驗材料制備及分析方法17-21
• 2.1 實驗材料17
• 2.2 實驗合金的制備17-18
• 2.3 合金的熱處理18
• 2.3.1 固溶處理18
• 2.3.2 時效處理18
• 2.4 分析測試手段18-21
• 2.4.1 力學性能18-19
• 2.4.2 顯微組織觀察19
• 2.4.3 X射線衍射分析19-20
• 2.4.4 斷口掃描電鏡觀察20-21
• 第三章 稀土Y對A356 合金組織和性能的影響21-33
• 3.1 稀土Y對A356 合金組織的影響21-28
• 3.1.1 稀土Y對A356 合金α -Al枝晶的細化22-24
• 3.1.2 稀土Y對A356 合金中氣孔的抑制作用24-26
• 3.1.3 稀土Y對A356 合金中共晶硅相的變質作用26-28
• 3.2 稀土Y對A356 合金力學性能的影響28-30
• 3.2.1 稀土Y對A356 合金鑄態(tài)拉伸性能的影響28-29
• 3.2.2 稀土Y元素對A356 合金鑄態(tài)硬度的影響29-30
• 3.3 稀土Y對A356 合金的鑄態(tài)斷裂方式的影響30-31
• 3.4 本章小結31-33
• 第四章 熱處理對A356 合金組織和性能的影響33-51
• 4.1 T6 熱處理對A356 合金組織和性能的影響33-42
• 4.1.1 T6 熱處理對A356 合金組織的影響33-37
• 4.1.2 T6 熱處理工藝對A356 合金力學性能的影響37-42
• 4.2 雙級時效工藝對A356 合金組織和性能的影響42-50
• 4.2.1 雙級時效工藝對A356 合金組織的影響43-46
• 4.2.2 雙級時效工藝對A356 合金力學性能的影響46-49
• 4.2.3 雙級時效工藝對A356 合金斷口形貌的影響49-50
• 4.3 本章小結50-51
• 第五章 稀土鋁合金在滾輪支座鑄造中的應用51-63
• 5.1 鑄造工藝分析51-56
• 5.1.1 鑄造工藝分析52-54
• 5.1.2 數(shù)值模擬54-55
• 5.1.3 澆注系統(tǒng)的設計55-56
• 5.2 基于Procast的滾輪支座的數(shù)值模擬56-60
• 5.2.1 數(shù)值模擬概述56-57
• 5.2.2 滾輪支座的數(shù)值模擬57-60
• 5.3 滾輪支座的無模鑄造與澆注成型60
• 5.4 滾輪支座性能測試60-62
• 5.5 本章小結62-63
• 第六章 結論63-64
• 參考文獻64-67
• 攻讀學位期間研究成果67-68
• 致謝68

【參考文獻】

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本文編號：1132134