發(fā)布時間：2020-10-15 11:09

　　 A356合金具有質量輕、比強度高、耐腐蝕、鑄造性能優(yōu)良等特點,在汽車制造與國防工業(yè)領域得到了廣泛的應用。但是A356合金組織在凝固時容易形成粗大針狀共晶硅,在受力時易引起應力集中,嚴重損害合金力學性能�；瘜W元素變質方法因其變質簡便高效,廣泛應用于工業(yè)鋁硅合金生產中。本文選用稀土鉺(Er)元素,研究了變質元素含量對A356合金中共晶硅形貌與尺寸的影響,分析了變質劑添加量對合金微觀組織與力學性能的影響;討論了冷速、變質溫度、保溫時間與Er元素交互作用對硅相形貌的影響,尋找最佳變質參數;通過Er與P交互實驗討論其變質機制。綜合實驗與理論分析,本文取得的研究成果如下:1.Er元素對A356合金有一定變質作用,可將共晶硅形貌由粗大片層狀轉變?yōu)樯汉鳡?有效細化共晶硅,改善其縱橫比,其最佳加入量為0.3%。稀土Er元素的加入,提高了T6熱處理對硅相的球化效果。合金中Er含量為0.3%時,合金由脆性斷裂轉變?yōu)轫g性斷裂,鑄態(tài)與T6熱處理后的合金質量指數分別提升了37.2%與23.3%。2.系統(tǒng)研究了冷卻速度、變質溫度、保溫時間等實驗參數對變質合金中共晶硅形貌的影響。研究發(fā)現共晶硅的變質效果與冷速有關,隨著冷速的提高,共晶硅的變質效果越好。通過變質溫度與保溫時間的實驗,發(fā)現Er元素在740℃保溫,保溫時間30分鐘時變質效果最好。提高變質溫度與延長保溫時間容易導致變質元素氧化,失去變質效果。對Er元素變質后合金進行反復重熔,發(fā)現重熔3次以內,共晶硅的變質效果未衰退。3.通過Er與P元素在高純Al-7Si合金中的交互實驗,發(fā)現Er元素無法變質高純Al-7Si合金中共晶硅的形貌。當合金中加入P元素時,共晶硅發(fā)生粗化。EDX分析表明Er元素可以通過形成Al-Si-Er金屬化合物包裹AlP顆粒,或者固溶于AlP顆粒內,抑制其形核效果。合金完全變質所需Er元素的含量與基體所含P元素的量成正比。熱分析表明Er元素通過抑制共晶硅形核,降低共晶反應平臺,提升再輝溫度,最終增大過冷度。而過冷度增大促進共晶硅形貌轉變,說明Er元素變質主要是通過抑制形核來完成的。透射照片顯示,Er元素變質后的共晶硅基體內的孿晶相互平行,表明Er元素變質與Sr、Na元素的變質方式不同,可能僅通過毒化形核方式變質共晶硅。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG146.21
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 亞共晶Al-Si合金研究現狀
        1.2.1 細化初生α-Al
        1.2.2 變質共晶硅
        1.2.3 去除雜質元素
    1.3 A356合金中共晶硅的變質元素
        1.3.1 Na元素變質劑
        1.3.2 Sr元素變質劑
        1.3.3 Sb元素變質劑
        1.3.4 Ca元素變質劑
        1.3.5 Te元素變質劑
        1.3.6 Ba元素變質劑
        1.3.7 Co元素變質劑
        1.3.8 稀土元素變質劑
        1.3.9 其它共晶硅變質方法
    1.4 Al-Si合金變質機理
        1.4.1 變質抑制形核機制
        1.4.2 變質改變生長方式機制
        1.4.3 不同工藝參數對共晶硅變質效果的影響
    1.5 本文主要研究思路
2 實驗方法
    2.1 實驗材料及設備
        2.1.1 實驗材料選取
        2.1.2 實驗設備
    2.2 合金的熔煉與制備
        2.2.1 工業(yè)A356合金的制備
        2.2.2 高純Al-7Si-(P)合金的制備
    2.3 材料成分分析與力學性能測試
        2.3.1 成分分析
        2.3.2 微觀組織分析
        2.3.3 力學性能測試
    2.4 熱處理工藝
    2.5 冷卻曲線采集與液淬實驗
3 Er元素對A356合金組織與力學性能的影響
    3.1 前言
    3.2 Er元素對A356合金組織的影響
        3.2.1 Er元素對A356合金中初生α-Al的影響
        3.2.2 Er元素對共晶硅的影響
        3.2.3 Er元素對A356合金凝固行為影響
        3.2.4 液淬宏觀組織
    3.3 T6熱處理對A356合金組織的影響
    3.4 Er含量對A356合金力學性能的影響
    3.5 斷口分析
    3.6 本章小結
4 變質工藝對Er元素變質效果的影響
    4.1 前言
    4.2 冷速對共晶硅變質效果的影響
    4.3 變質溫度對硅相形貌的影響
    4.4 保溫時間對硅相變質效果的影響
    4.5 重熔對共晶硅形貌的影響
    4.6 本章小結
5 Er與P交互作用對Al-7Si合金中共晶硅變質效果的影響
    5.1 前言
    5.2 Er與P在高純Al-7Si合金中交互作用
        5.2.1 液淬宏觀組織
        5.2.2 液淬微觀組織及熱分析曲線
        5.2.3 Er元素在Al-7Si合金中分布
    5.3 Er變質亞共晶Al-7Si合金變質機制探討
        5.3.1 A356合金冷卻曲線分析
        5.3.2 Er變質對共晶硅生長的影響
    5.4 本章小結
6 結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間科研項目及科研成果
致謝

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王永磊;陳毓川;王登紅;徐玨;陳鄭輝;梁婷;;中國銻礦主要礦集區(qū)及其資源潛力探討[J];中國地質;2013年05期

2 車云;張中可;門三泉;李祥;陳凱;胥光酉;李榮華;朱紹嚴;;Sr變質對新型鑄造鋁合金組織的影響[J];貴州大學學報(自然科學版);2011年05期

3 譚玉雯;吳樹森;曾勇;毛有武;;稀土對過共晶Al-Si合金中共晶Si變質效果的熱分析[J];特種鑄造及有色合金;2010年09期

4 董光明;廖恒成;孫國雄;韓正同;;Sb在Al-Si合金中的變質行為[J];鑄造;2008年03期

5 董光明,孫國雄,廖恒成;共晶硅的變質[J];鑄造;2005年01期

6 王竑 ,陳昌明 ,吳憲;鋁在現代汽車輕量化中的應用[J];上海汽車;2004年12期

7 錢翰城,吳奇峰,趙建華,夏伯才;鑄造亞共晶鋁硅合金綠色化規(guī)劃探討[J];特種鑄造及有色合金;2002年06期

8 劉伏梅,劉志堅;鐵在鋁合金中的有害作用及其控制[J];內燃機配件;2002年04期

9 蘇鴻英;二十一世紀汽車工業(yè)用鋁前景展望[J];世界有色金屬;2001年07期

10 毛衛(wèi)民,李樹索,趙愛民,崔成林,鐘雪友;電磁攪拌對過共晶Al-Si合金初生Si長大過程和形貌的影響[J];材料科學與工藝;2001年02期

相關博士學位論文 前6條

1 沙萌;鈷對過共晶鋁硅合金微觀組織和力學性能影響的研究[D];華中科技大學;2014年

2 李豹;AlSi7Mg合金共晶硅變質規(guī)律及其微觀機制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

3 武玉英;幾種含硅合金中富硅相形核與生長機制的研究[D];山東大學;2008年

4 許長林;變質對過共晶鋁硅合金中初生硅的影響及其作用機制[D];吉林大學;2007年

5 晉芳偉;梯度強磁場對鋁硅過共晶合金凝固的影響[D];上海大學;2007年

6 王偉民;Al-si合金熔體的微觀結構及Si原子集團的演變行為[D];山東工業(yè)大學;1998年

相關碩士學位論文 前4條

1 曾耀華;Al-Si合金細化變質一體化處理工藝研究[D];大連理工大學;2017年

2 趙玉飛;原位自生A356-TiB_2-La復合材料組織性能研究[D];大連理工大學;2016年

3 譚力;硼與過濾對A356鋁合金鐵相的影響[D];重慶大學;2010年

4 桂治元;高強鋁合金微合金化與電磁成型技術的研究[D];大連理工大學;2007年

本文編號：2842096