【摘要】： 電解低鈦鋁合金和電解鋁硅鈦合金是兩種新型工藝生產(chǎn)的鋁合金，對以二者和純鋁為基本原料制備的應(yīng)用鑄造合金的力學(xué)疲勞性能進(jìn)行綜合的對比研究，將會對客觀評價這兩種新材料的性能、在工業(yè)生產(chǎn)上推廣新工藝，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和參考價值。 文章首先考察了含鈦鋁合金當(dāng)前在工業(yè)上的發(fā)展?fàn)顩r，以及我國在這方面與發(fā)達(dá)工業(yè)國家之間存在的差距，介紹了傳統(tǒng)工藝方法生產(chǎn)含鈦鋁合金的局限性，以及兩種新型工藝生產(chǎn)電解含鈦鋁合金的研究進(jìn)展情況，強(qiáng)調(diào)了材料的疲勞性能在現(xiàn)代工程應(yīng)用上的重要性。 為研究鋁合金中所含鈦和電解加鈦方式對鋁合金疲勞性能的影響，分別利用電解低鈦鋁合金、電解鋁硅鈦合金和純鋁制備成三種鋁硅系合金中重要的常用鑄鋁ZL101A和ZL101，測試其疲勞性能以及相關(guān)力學(xué)性能，并進(jìn)行對比研究。微觀組織分析結(jié)果表明，相對于不含鈦的ZL101，微量的鈦可以使電解低鈦鋁合金制備的ZL101A(AlTi101A)和電解鋁硅鈦合金制備的ZL101A(AST101A)的α(Al)相的晶粒細(xì)化，晶粒大小分布均勻，但對它們的Si粒子尺寸和形貌影響不大。 以上述三種試驗(yàn)鋁合金為對象，首先對比研究了不同的成分和組織對合金拉伸性能和斷裂韌性的影響。結(jié)果表明，Ti對晶粒的細(xì)化可以大幅提高試驗(yàn)合金的抗拉強(qiáng)度、延伸率和斷裂韌性，但對合金的屈服強(qiáng)度影響不大。AST101A中微量的Fe元素對合金的彈性模量會有所影響，對合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度影響很小，但會大大降低合金韌性和塑性。 通過高周疲勞測試方法研究了AST101A和AlTi101A抵抗疲勞裂紋萌生的性能，，把最大似然法和相關(guān)系數(shù)法結(jié)合起來處理不完全疲勞壽命數(shù)據(jù)，給出了AST101A的S—N曲線、P—S—N曲線和疲勞極限，討論了加載歷史、缺陷等對疲勞壽命的影響。 對比研究了上述三種合金的化學(xué)成分對微觀組織結(jié)構(gòu)，及其所引起的材料疲 鄭州大學(xué)碩士論文 電解含欽鋁合金的疲勞性能研究 勞裂紋擴(kuò)展性能和疲勞門檻值的顯著差異。結(jié)果表明，AST101A、AITi101A和 ZL101中51粒子的濃度、大小和形貌對材料疲勞門檻值的高低有一定的作用， 脆性的富Fe相是疲勞門檻值降低的另一個重要原因。隨著疲勞裂紋擴(kuò)展速率從 近門檻值區(qū)向Paris區(qū)過渡，細(xì)小的a(A1)晶粒會加速疲勞裂紋的擴(kuò)展。三種 試驗(yàn)合金在Paris區(qū)的擴(kuò)展沒有明顯的差別，表現(xiàn)出裂紋擴(kuò)展速率在Paris區(qū)時， 疲勞裂紋擴(kuò)展對微觀組織結(jié)構(gòu)的不敏感性。但隨后的擴(kuò)展會受富Fe相和si粒子 的大小和形貌的共同影響，致使ASTIOIA的擴(kuò)展速率最大，而AITi101A的最小。 本文較全面地測試和對比研究了以電解低欽鋁合金和電解鋁硅欽合金這兩 種新型電解含欽鋁合金為原料制備的鑄造合金ASTIOIA和AITi1OIA的疲勞性能 以及相關(guān)力學(xué)性能。結(jié)果表明，電解低欽鋁合金制備的AITi IOIA具有良好的拉 伸性能、斷裂韌性和抵制裂紋擴(kuò)展的能力，電解鋁硅欽合金中較高含量的Fe降 低了AST 1 01A的疲勞性能以及相關(guān)的力學(xué)性能指標(biāo)，因此降低電解鋁硅欽合金中 的鐵含量，或使合金中的鐵變質(zhì)將會提高AST101A的疲勞性能和相關(guān)力學(xué)性能。
【圖文】：

鄭州大學(xué)碩士論文電解含欽鋁合金的疲勞性能研究(4)合金鑄件的澆鑄澆鑄模具是如圖2.1[15]所示的金屬型模具。在澆鑄前將模具加熱到200℃左右，在表面涂上ZnOZ，以免鐵元素進(jìn)入鑄件。在澆鑄時要保持模具溫度在150℃~200℃之間。等鑄件冷卻后，截取鑄件的兩側(cè)的中間位置大約18X36xl6Onnn的長方形鑄塊，這就是用來制備試樣的毛坯。2.1.2試驗(yàn)合金的成分分析和熱處理圖2.1澆鑄模具和鑄件在澆鑄鑄件的同時取樣，用英國Arun公司生產(chǎn)的Metalscan成分分析儀對三種合金的成分進(jìn)行分析，試驗(yàn)合金成分的分析結(jié)果如表2.3所示。從中可看到，AST101A除含鐵量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于另兩種合金外

鄭州大學(xué)碩士論文電解含欽鋁合金的疲勞性能研究以由純鋁的4000協(xié)m左右降低到300協(xié)m左右，鋁錠的晶粒由粗大的柱狀晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的等軸晶，晶粒尺寸細(xì)化的效果非常明顯。圖2.2給出了分別以電解鋁硅欽合金、電解低欽鋁合金和純鋁為主要原料制備的三種試驗(yàn)合金的宏觀金相照片。為方便起見，把采用電解鋁硅欽合金熔配的ZL101A簡記作ASTIOIA，電解低欽鋁合金熔配的ZLIOIA簡記作AITi1OIA以示區(qū)別。從宏觀照片上，我們可以看出，AST101A和AITi10lA的組織之間沒有很大的差別，但由于AST10lA和AITi101A中含有微量的Ti，它們的組織比ZL101的組織要細(xì)小一些，但ASTIOIA和AITiIOIA中的Ti對合金細(xì)化效果不再像Ti對純鋁的細(xì)化那樣明顯
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：TG146.21

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 郭毅;鏈篦機(jī)用鋼的熱疲勞行為研究及氧化行為分析[D];江蘇大學(xué);2007年

本文編號：2594280