發(fā)布時間：2020-10-15 11:09

　　 A356合金具有質(zhì)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(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)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(yīng)力集中,嚴重損害合金力學(xué)性能。化學(xué)元素變質(zhì)方法因其變質(zhì)簡便高效,廣泛應(yīng)用于工業(yè)鋁硅合金生產(chǎn)中。本文選用稀土鉺(Er)元素,研究了變質(zhì)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(zhì)劑添加量對合金微觀組織與力學(xué)性能的影響;討論了冷速、變質(zhì)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(zhì)參數(shù);通過Er與P交互實驗討論其變質(zhì)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(zhì)作用,可將共晶硅形貌由粗大片層狀轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂,鑄態(tài)與T6熱處理后的合金質(zhì)量指數(shù)分別提升了37.2%與23.3%。2.系統(tǒng)研究了冷卻速度、變質(zhì)溫度、保溫時間等實驗參數(shù)對變質(zhì)合金中共晶硅形貌的影響。研究發(fā)現(xiàn)共晶硅的變質(zhì)效果與冷速有關(guān),隨著冷速的提高,共晶硅的變質(zhì)效果越好。通過變質(zhì)溫度與保溫時間的實驗,發(fā)現(xiàn)Er元素在740℃保溫,保溫時間30分鐘時變質(zhì)效果最好。提高變質(zhì)溫度與延長保溫時間容易導(dǎo)致變質(zhì)元素氧化,失去變質(zhì)效果。對Er元素變質(zhì)后合金進行反復(fù)重熔,發(fā)現(xiàn)重熔3次以內(nèi),共晶硅的變質(zhì)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(xiàn)Er元素?zé)o法變質(zhì)高純Al-7Si合金中共晶硅的形貌。當(dāng)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(nèi),抑制其形核效果。合金完全變質(zhì)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(yīng)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(zhuǎn)變,說明Er元素變質(zhì)主要是通過抑制形核來完成的。透射照片顯示,Er元素變質(zhì)后的共晶硅基體內(nèi)的孿晶相互平行,表明Er元素變質(zhì)與Sr、Na元素的變質(zhì)方式不同,可能僅通過毒化形核方式變質(zhì)共晶硅。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(xiàn)狀
        1.2.1 細化初生α-Al
        1.2.2 變質(zhì)共晶硅
        1.2.3 去除雜質(zhì)元素
    1.3 A356合金中共晶硅的變質(zhì)元素
        1.3.1 Na元素變質(zhì)劑
        1.3.2 Sr元素變質(zhì)劑
        1.3.3 Sb元素變質(zhì)劑
        1.3.4 Ca元素變質(zhì)劑
        1.3.5 Te元素變質(zhì)劑
        1.3.6 Ba元素變質(zhì)劑
        1.3.7 Co元素變質(zhì)劑
        1.3.8 稀土元素變質(zhì)劑
        1.3.9 其它共晶硅變質(zhì)方法
    1.4 Al-Si合金變質(zhì)機理
        1.4.1 變質(zhì)抑制形核機制
        1.4.2 變質(zhì)改變生長方式機制
        1.4.3 不同工藝參數(shù)對共晶硅變質(zhì)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(shè)備
        2.1.1 實驗材料選取
        2.1.2 實驗設(shè)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)性能的影響
    3.5 斷口分析
    3.6 本章小結(jié)
4 變質(zhì)工藝對Er元素變質(zhì)效果的影響
    4.1 前言
    4.2 冷速對共晶硅變質(zhì)效果的影響
    4.3 變質(zhì)溫度對硅相形貌的影響
    4.4 保溫時間對硅相變質(zhì)效果的影響
    4.5 重熔對共晶硅形貌的影響
    4.6 本章小結(jié)
5 Er與P交互作用對Al-7Si合金中共晶硅變質(zhì)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(zhì)亞共晶Al-7Si合金變質(zhì)機制探討
        5.3.1 A356合金冷卻曲線分析
        5.3.2 Er變質(zhì)對共晶硅生長的影響
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2842096