本文關(guān)鍵詞：復(fù)合變質(zhì)對過共晶鋁硅合金組織及性能的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著社會的進(jìn)步，制造業(yè)的飛速發(fā)展，人類物質(zhì)生活不斷提高，出現(xiàn)了資源和能源逐漸枯竭，生存環(huán)境逐漸惡化的嚴(yán)重問題。這要求使用可持續(xù)發(fā)展的材料。另一方面，在節(jié)能、節(jié)材的要求下，材料又向著輕量化方向發(fā)展，以減輕自重、提高功率質(zhì)量比，達(dá)到高速、高效、節(jié)能和減輕污染的目的。本文研究的鑄造過共晶鋁硅合金就是符合可持續(xù)發(fā)展的材料之一。因?yàn)閺倪^共晶鋁硅合金的性能來看：它具有優(yōu)異的低膨脹性能，有很高的耐磨性、耐蝕性、較小的比重和良好的導(dǎo)熱性。因此，它被廣泛的應(yīng)用于汽車、航天等領(lǐng)域。在汽車工業(yè)方面，研究開發(fā)高性能的汽車材料成為汽車工業(yè)發(fā)展的一個重要課題，別是關(guān)鍵零部件材料，如發(fā)動機(jī)活塞、轉(zhuǎn)子等。 但是長期以來，困擾和限制過共晶鋁硅合金應(yīng)用的主要問題是這類合金的缺點(diǎn)：脆性大，切削加工性差。因?yàn)檫^共晶鋁硅合金的顯微組織由粗大板狀多角形的初生硅和粗針狀的共晶硅所組成。粗大的初生硅作為硬質(zhì)點(diǎn)可以提高合金耐磨性，但因其硬而脆，割裂基體嚴(yán)重，故使合金的力學(xué)性能降低，同時加工性能變差，加工時刀具易磨損，表面光潔度差。因此，如何細(xì)化初生硅，提高合金的力學(xué)性能，對過共晶鋁硅合金變質(zhì)理論的完善發(fā)展及其應(yīng)用具有極其重要的意義。 針對過共晶鋁硅合金晶硅的細(xì)化變質(zhì)問題，本文研究了不同體系變質(zhì)劑對過共晶鋁硅合金中晶硅細(xì)化的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了Al-Ti-TiC-P-Y(稀土)是變質(zhì)效果較佳的復(fù)合變質(zhì)劑。用此復(fù)合變質(zhì)劑對不同硅含量的過共晶鋁硅合金進(jìn)行了變質(zhì)，得出了較佳的變質(zhì)處理工藝參數(shù)。并對復(fù)合變質(zhì)及T6熱處理的過共晶鋁硅合金進(jìn)行了性能分析。 1 復(fù)合變質(zhì)劑的組分配比 WP=74 為了研究不同變質(zhì)劑及其組合對過共晶鋁硅合金中晶硅變質(zhì)效果的影響規(guī)律， 本實(shí)驗(yàn)配置了不同組分的變質(zhì)劑，通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出較佳的變質(zhì)劑組分，本文共設(shè)計了6種不同體系的變質(zhì)劑。 (1) Al-Ti 體系； (2) Al-TiC 體系 Al-Ti-TiC 體系； (4) Al-TiC-P 體系 (5) Al-Ti-TiC-P 體系； (6) Al-Ti-TiC-P-Y(稀土) 體系 本文研究出的新型復(fù)合變質(zhì)劑Al-Ti-TiC-P-Y(稀土)的SEM、EDS及XRD分析如圖1-1、1-2 所示： 圖1-1復(fù)合變質(zhì)劑Al-Ti-TiC-P的SEM和EDS Fig.1-1 SEM and EDS of composite modifier Al-Ti-TiC-P 圖1-2 復(fù)合變質(zhì)劑Al-Ti-TiC-P的XRD分析 Fig.1-2 XRD analysis of composite modifier Al-Ti-TiC-P 2、復(fù)合變質(zhì)對過共晶Al-20wt.%Si合金組織的影響 用配制的6種復(fù)合變質(zhì)劑對過共晶Al-20wt.%Si 合金進(jìn)行變質(zhì)處理，發(fā)現(xiàn)復(fù)合變質(zhì)劑Al-Ti-TiC-P-Y(稀土)對過共晶鋁硅合金中晶硅的變質(zhì)效果較佳。 WP=75 圖2過共晶Al-20wt.%合金的顯微組織 Fig2 Microstructure of hypereutectic Al-20w.t%Si alloy. (a)(b) unmodified as-cast alloy. (c)(d) composite modificatoin by addition of Al-Ti-TiC-P-Y(RE) composite modifier 從圖中可以看出，復(fù)合變質(zhì)后初生硅從大小、形態(tài)都到了明顯改善。尺寸在5～20μm之間，形態(tài)由變質(zhì)前的多角形、長條狀變?yōu)橐?guī)則的塊狀，分布也非常均勻。 復(fù)合變質(zhì)劑Al-Ti-TiC-P-Y(稀土)變質(zhì)過共晶Al-20wt.%Si合金的工藝參數(shù)為：變質(zhì)劑加入量0.5wt.%；變質(zhì)時間5分鐘；變質(zhì)溫度850℃。 隨著過共晶鋁硅合金中硅含量的增加，復(fù)合變質(zhì)劑的加入量也需要隨之相應(yīng)的增加，硅含量每增加3wt.%，變質(zhì)劑的加入量相應(yīng)的增加0.3wt.%。 3、復(fù)合變質(zhì)對不同硅含量的過共晶鋁硅合金性能的影響 對不同硅含量的過共晶鋁硅合金復(fù)合變質(zhì)及T6熱處理后，測試合金的性能，包括布氏硬度、磨粒磨損和抗拉強(qiáng)度，主要研究結(jié)果如下： (1) T6熱處理可以改善過共晶鋁硅合金組織，使共晶硅粒狀化，由原來的針狀、纖維狀轉(zhuǎn)變?yōu)闄E球狀。T6熱處理對初晶硅影響不大，可以使長板狀星 WP=76 形初生硅在尖角初發(fā)生熔斷、鈍化，但不改變初生硅尺寸。 (2) 復(fù)合變質(zhì)后的過共晶鋁硅合金布氏硬度明顯提高，且隨著含硅量的增加硬度也隨著提高。五種硅含量(16.8wt%，19.6wt.%，，22.5wt.%，25.8wt.%，28.4wt.%)的過共晶鋁硅合金變質(zhì)后的布氏硬度比未變質(zhì)鑄態(tài)分別提高了26.2%，24%，22.8%，19.5%，18.9%；變質(zhì)+T6熱處理的布氏硬度比未變質(zhì)+T6熱處理分別提高了21.4%，15.5%，10%，1.2%，3.7%。 (3) 復(fù)合變質(zhì)及T6熱處理使過共晶Al-16.8wt.%Si合金的抗拉強(qiáng)度及韌性提高。未變質(zhì)合金進(jìn)行T6熱處理，σb和δ比未變質(zhì)鑄態(tài)分別提高了29%和34.8%； 變質(zhì)合金進(jìn)行T6熱處理的σb和δ比未變質(zhì)合金進(jìn)行T6熱處理分別提高了10.1%和47.7%。 (4) 復(fù)合變質(zhì)及T6熱處理后，過共晶鋁硅合金的耐磨性提高。T6熱處理后，五種不同硅含量的實(shí)驗(yàn)合金的耐磨性比未變質(zhì)合金分別提高了21.9%，16.6%，15.5%。24.9%，21.5%(5N)；10.8%，13.8%，13.3%，11.6%，22.2%(15N)。而變質(zhì)合金進(jìn)行T6熱處理后，耐磨性比未變質(zhì)合金進(jìn)行T6熱處理又有所提高，分別提高了4.5%，6.1%，9.2%，2.7%，9.9%(5N)；6.0%，6.1%，3.3%，1.2%，5.1%(15N)。 合金耐磨性的提高主要是因?yàn)閺?fù)合變質(zhì)后，初生硅得到細(xì)化，組織分布均勻，起到耐磨質(zhì)點(diǎn)的作用。另外經(jīng)T6熱處理，合金基體得到明顯強(qiáng)化，增加
【關(guān)鍵詞】：過共晶鋁硅合金 初晶硅 復(fù)合變質(zhì) 顯微組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：TG156
【目錄】：

• 第一章 緒 論7-26
• 1.1 選題的意義7-8
• 1.2 過共晶鋁硅合金的成分與組織性能8-14
• 1.2.1 過共晶鋁硅合金的成分8
• 1.2.2 過共晶鋁硅合金的組織與性能8-10
• 1.2.3 初生硅生長機(jī)制10-14
• 1.2.3.1 五瓣星形狀生長機(jī)制10
• 1.2.3.2四面體凝并成十面體過程10-11
• 1.2.3.3 八面體凝并成五角多面體過程11-13
• 1.2.3.4 板片狀生長機(jī)制13-14
• 1.3 過共晶鋁硅臺金的變質(zhì)14-22
• 1.3.1 變質(zhì)處理研究的發(fā)展14-15
• 1.3.2 初晶硅的變質(zhì)15-21
• 1.3.2.1 稀土變質(zhì)初晶硅15-17
• 1.3.2.2 Na變質(zhì)初晶硅17-18
• 1.3.2.3 sr變質(zhì)初晶硅18
• 1.3.2.4 P和Na雙變質(zhì)18-19
• 1.3.2.5 P和Sr的雙變質(zhì)19
• 1.3.2.6 P和C的雙變質(zhì)19
• 1.3.2.7 P和混合稀土的雙重變質(zhì)19-20
• 1.3.2.8 磷變質(zhì)劑處理存在的問題20-21
• 1.3.3 變質(zhì)機(jī)理的探討21-22
• 1.3.3.1 磷變質(zhì)機(jī)理的探討21-22
• 1.3.3.2稀土變質(zhì)機(jī)理的探討22
• 1.4 其它細(xì)化晶硅的方法22-23
• 1.4.1 動力學(xué)方法對晶硅的細(xì)化22-23
• 1.4.2快速凝固技術(shù)對晶硅的細(xì)化23
• 1.5 過共晶鋁硅合金在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用23-24
• 1.6 研究內(nèi)容24-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法26-29
• 2.1 試驗(yàn)用原材料26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及方法26-27
• 2.2.1 復(fù)合變質(zhì)劑的制備26-27
• 2.2.2 過共晶鋁硅合金的制備27
• 2.2.3 過共晶鋁硅合金的復(fù)合變質(zhì)27
• 2.3測試方法27-29
• 2.3.1 成分測定27
• 2.3.2 XRD分析27-28
• 2.3.3 組織觀察28
• 2.3.4 性能檢測28-29
• 第三章 不同體系復(fù)合變質(zhì)劑的設(shè)計方案29-35
• 3.1 Al-Ti、Al一TiC體系變質(zhì)劑29-31
• 3.1.1 Al+Ti體系29-30
• 3.1.2 A1-TiC 體系30-31
• 3.2 A1-Ti-TiC、A1-TiC-P體系變質(zhì)劑31-33
• 3.2.1 A1-Ti-TiC 體系231-32
• 3.2.2 AI-TiC-P體系變質(zhì)劑32-33
• 3.3 A1-Ti-TiC-P、A1-Ti-TIC-P-Y(稀士)體系變質(zhì)劑233-35
• 3.3.1 AI-Ti-TiC-P體系33-34
• 3.3.2 A1-Ti-TiC-P-Y(稀土)體系變質(zhì)劑34-35
• 第四章 復(fù)合變質(zhì)對過共晶鋁硅合金組織的影響35-48
• 4.1 過共晶鋁硅合金的復(fù)合變質(zhì)35-36
• 4.1.1 過共晶鋁硅合金的制備35
• 4.1.2 工藝參數(shù)的影響35-36
• 4.2 不同體系的變質(zhì)劑對過共晶Al一20wt.％si合金組織的影響36-40
• 4.2.1 過共晶A1-20wt.%Si合金未變質(zhì)組織36-37
• 4.2.2 At-Ti、A1-TiC 變質(zhì)過共晶 A1-20wt.%Si合金37-38
• 4.2.3 A1-Ti-TiC、At-TiC-P變質(zhì)過共晶A1-20wt.%Si合金38-39
• 4.2.4 Al-Fi-TiC-P、A1-Ti-TiC-P-Y(稀士)變質(zhì)過共晶A1-20wt.％合金39-40
• 4.3 不同Al-Ti-TiC-P-Y(稀土)含量對AI-20wt.％Sl合金組織的影響40-42
• 4.4不同硅含量的過共晶鋁硅合金變質(zhì)處理參數(shù)的優(yōu)化選擇42-47
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)因素及水平的選擇42-43
• 4.4.2 不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)下的顯微組織43-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第五章 復(fù)合變質(zhì)對過共晶鋁硅合金性能的影響48-64
• 5.1 實(shí)驗(yàn)用A390合金的配制48
• 5.2 T6熱處理48-56
• 5.2.1 T6熱處理的工藝參數(shù)49
• 5.2.2 T6熱處理對A390合金顯微組織的影響49-56
• 5.3 復(fù)合變質(zhì)對過共晶鋁硅合金性能的影響56-63
• 5 3.1硬度試驗(yàn)56-58
• 5.3.2 拉伸試驗(yàn)58-60
• 5.3.3磨損試驗(yàn)60-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 結(jié)論64-66
• 致 謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 摘 要73-77
• AbstractV77-80

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 余國勛;李華基;張曉萍;;復(fù)合變質(zhì)對過共晶Al-24%Si合金組織的影響[J];鋁加工;2008年03期

2 林繼興;高光亮;;混合稀土變質(zhì)原位Mg_2Si/Al-Si復(fù)合材料及其半固態(tài)組織形貌演變[J];熱加工工藝;2008年19期

3 李濤;;稀土變質(zhì)對Al-30%Si過共晶合金Si相的影響[J];熱加工工藝;2011年05期

4 沙萌;吳樹森;王行濤;;Co對Al-20Si-2Cu-1Ni-0.5Mn合金微觀組織和力學(xué)性能的影響[J];特種鑄造及有色合金;2012年01期

5 余國勛;李華基;張曉萍;;復(fù)合變質(zhì)對過共晶Al-24%Si合金組織的影響[J];冶金叢刊;2008年04期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 左敏;Al-X（Si，Zr，Ca）-P合金中磷化物的研究[D];山東大學(xué);2010年

2 許長林;變質(zhì)對過共晶鋁硅合金中初生硅的影響及其作用機(jī)制[D];吉林大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 林繼興;原位Mg_2Si／Al-20%Si復(fù)合材料及復(fù)合變質(zhì)劑的研究[D];江西理工大學(xué);2007年

2 王學(xué)芹;納米孕育劑細(xì)化變質(zhì)ZL109鋁基復(fù)合材料[D];河北工業(yè)大學(xué);2010年

3 姜華文;耐熱低膨脹高硅鋁合金的研究[D];華中科技大學(xué);2009年

4 陳忠華;過共晶鋁硅合金熔體處理及變質(zhì)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

5 梁國萍;過共晶鋁硅合金活塞的鑄造關(guān)鍵技術(shù)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

6 周鵬飛;Al-20Si變質(zhì)與等溫處理組織演變關(guān)系研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)合變質(zhì)對過共晶鋁硅合金組織及性能的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：481174