本文關鍵詞：Fe系、Zr系非晶變質Al-Cu、Al-Si合金的組織與力學性能

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【摘要】：由于鋁合金在航空航天、汽車、機械行業(yè)的廣泛應用。各工業(yè)發(fā)達國家一直在不斷地努力，使鋁合金的性能及加工工藝達到了一個新的水平以滿足不同行業(yè)的要求。近幾十年來Al-Cu和Al-Si合金的變質也引起了材料工作者的廣泛關注，他們先后利用Na鹽、P、S及稀土等化合物對鋁合金進行了變質并取得了顯著的效果。目前，由于對鋁合金的性能要求越來越高，亟需開發(fā)新的變質劑以滿足鋁合金應用方面更高的需求。與此同時，運用非晶作為變質劑變質鋁合金的研究也不多。因此，為了豐富變質鋁合金的變質機理，同時擴展非晶合金的應用。研究非晶變質對Al-Cu、Al-Si合金組織和性能的影響具有很高的應用價值。 本文以ZL205A合金和A390合金為研究對象，揭示了Fe、Zr系非晶對Al-Cu、Al-Si合金的微觀組織，室溫拉伸性能的影響規(guī)律。探索了非晶變質對合金中θ′析出相的數(shù)量、尺寸和分布的影響。提出了變質鑄造Al-Cu、Al-Si合金的變質機制和強化機制。其主要結論如下： 1、揭示出不同體系非晶的晶化相顆粒在α-Al結晶的過程中作為異質形核的核心，明顯的細化了α-Al枝晶。其中，ZrCuAlNiLa非晶對ZL205A合金，F(xiàn)e系非晶對A390合金的變質效果比較顯著。 i) ZrCuAlNiLa非晶變質ZL205A合金，在變質時間為1min情況下，組織圖中晶粒變?yōu)槌叽缭?0μm左右的細小等軸晶。隨著變質時間的延長，組織由等軸晶逐步轉變?yōu)榇执蟮臉渲А?ii)經(jīng)過Al-P和ZrCuAlNi非晶復合變質A390合金，初生硅的尺寸變化不大，大約在20μm左右，分布更均勻。共晶硅由原來的團簇狀變?yōu)殚L針狀，經(jīng)過T6熱處理后的合金，其共晶硅又變?yōu)榱硕绦〉臈U狀或者點狀。 iii)經(jīng)過Al-P和FeBSi非晶復合變質A390合金，變質后的組織中初生硅的尺寸在20μm左右，尖角會變得圓鈍。共晶硅由原來的團簇狀變成了長針狀，經(jīng)過T6熱處理后的合金，其共晶硅又變?yōu)榱硕绦〉臈U狀或者點狀并且組織均勻。 2、揭示出不同體系非晶變質后的Al-Cu、Al-Si合金的常溫拉伸性能比未變質合金明顯提高，其中，ZrCuAlNiLa非晶變質ZL205A合金，F(xiàn)e系非晶變質A390合金的拉伸性能提高的比較顯著。 i)添加0.2wt.%(Zr55Cu30Al10Ni5)7.2La2.8非晶變質ZL205A合金1min時的拉伸性能達到最優(yōu)，抗拉強度達到了532.9MPa，比未變質合金提高了72.1MPa，斷裂應變達到了15.8%，比未變質合金提高了143%。 ii)添加0.5wt.%Al-P+0.2wt.%Zr系非晶復合變質45s時的Al-Si合金抗拉強度達到最佳效果274.6MPa；延伸率達到了2.65%。T6熱處理后的變質Al-Si合金，加0.5wt.%Al-P+0.2wt.%Zr系非晶復合變質45s后抗拉強度達到了363.2MPa；斷裂應變量達到最高2.81%。 iii)添加0.5wt.%Al-P+0.1wt.%Fe系非晶復合變質60min時的Al-Si合金抗拉強度達到最佳效果282.4MPa，延伸率達到了3.37%。T6熱處理后的變質Al-Si合金，加0.5wt.%Al-P+0.1wt.%Fe系非晶復合變質60min后抗拉強度達到了380.6MPa，延伸率達到最高3.57%。 3、揭示出不同體系非晶變質對合金中θ′析出相的數(shù)量、尺寸和分布的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過變質，θ′析出相的尺寸都變的更小，分布更均勻。 i)非晶變質后的θ′變得更加短粗，其平均厚度為10nm左右，平均長度為70.29nm，并且尺寸的分布變得更加均勻。 ii) FeBSi非晶和Al-P復合變質Al-Si合金后的θ′析出相變得更加短粗，數(shù)量更多，密度增大，其平均厚度為20nm左右，平均長度為60.44nm，并且尺寸的分布變得更加均勻。 4、揭示了不同體系非晶變質Al-Cu、Al-Si合金的變質機理和強韌化機理。 i)非晶變質Al-Cu、Al-Si合金的機理為：非晶在加入鋁合金熔體后，迅速晶化成細小的晶化相，晶化相逐步均勻分散于鋁熔體中，這些均布的晶化顆粒會在合金凝固時作為α-Al相異質形核的核心，大大的增加了鋁合金熔體中的形核質點，大幅增加了形核率，使α-Al枝晶得到明顯的細化。 ii)非晶變質鋁合金強韌化機制為：細晶強化和Orowan強化共同作用。 ①細晶強化:晶粒數(shù)目越多，晶界增多，阻礙位錯的通過，在宏觀上表現(xiàn)為合金的強韌性提高。 ②Orowan強化：θ′析出相能起到釘扎位錯的作用，阻礙位錯的運動，引起位錯增殖，增加合金的位錯存儲的能力。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.8

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 燕戰(zhàn)秋,華潤蘭;論汽車輕量化[J];汽車工程;1994年06期

2 鄧小民;擠壓溫度對2A12鋁合金T4狀態(tài)管材力學性能的影響[J];輕合金加工技術;2004年02期

3 管仁國,溫景林;超細晶Al-Mg合金材料的研究現(xiàn)狀與對策[J];輕合金加工技術;2005年02期

4 杜旭初;洪潤洲;羅傳彪;潘俊杰;陳邦峰;;ZL205A高強鑄造鋁合金焊接接頭的組織與性能研究[J];輕合金加工技術;2010年04期

5 蹇海根;姜鋒;徐忠艷;官迪凱;;航空用高強韌Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的研究進展[J];熱加工工藝;2006年06期

6 徐國慶;紀坤;金云學;;Al-P-RE-Sr復合變質過共晶鋁硅合金[J];熱加工工藝;2008年11期

7 雷彬彬;周志明;黃偉九;唐麗文;;Al-Cu-Mg高強鋁合金的研究進展[J];熱加工工藝;2012年02期

8 樸東學,齊笑冰,李慧玉,朱文杰,李智江,張成群,李忠文,關宏;汽車輕量化用金屬材料的現(xiàn)狀及展望[J];水利電力機械;1999年03期

9 齊丕驤;國內外擠壓鑄造技術發(fā)展概況[J];特種鑄造及有色合金;2002年02期

10 歐陽志英,毛協(xié)民,唐多光,張金龍,王海江,侯旭;稀土對過共晶Al-Si合金P變質效果的影響[J];特種鑄造及有色合金;2003年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙君文;振動制備Al-Si合金半固態(tài)漿料及其組織與性能的研究[D];華中科技大學;2009年

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本文編號：1274527