鑄造鋁硅合金具有密度低、比強度高、膨脹系數(shù)低、耐磨性高、抗腐蝕性強、鑄造性能優(yōu)良等優(yōu)點，成為目前應用最廣的鋁合金之一，在汽車、航空、航海等領域使用越來越廣泛。常規(guī)鑄造合金的金相組織中存在針狀的共晶硅和粗大且形狀復雜的初晶硅，惡化了合金的性能。工業(yè)上，人們采用變質(zhì)處理的方法來改善Si相的形貌，使其以有利的形狀、較小的尺寸均勻分布在基體中。單一變質(zhì)處理雖然可以改善合金的組織分布，但可能導致鑄件無法滿足高強度、高耐磨性的要求。因此，對鋁合金熔體進行多種添加元素的復合變質(zhì)處理，得到既有良好變質(zhì)又有較好力學性能的綜合效果，已經(jīng)成為當今相關(guān)領域的重點研究目標。本研究課題選擇Al12Si近共晶合金作為研究對象，熔煉后，澆注至自行設計的模具，并在不同的冷卻條件下制備不同混合稀土（RE）含量的Al12Si合金試樣。通過拍攝顯微金相組織照片、掃描電鏡（SEM）分析、能譜分析等對RE含量不同的A112Si合金中Si相的形貌特點及其分布規(guī)律進行分析。通過布氏硬度和維氏硬度實驗分析冷卻速度和RE含量對合金力學性能的影響，系統(tǒng)研究了混合RE在鋁合金熔體處理中的變質(zhì)效果，并對其變質(zhì)強化機理作了探討。最后，通過建立合... 

【文章來源】：齊魯工業(yè)大學山東省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 晶體生長形態(tài)
    1.3 鑄造 A1-Si 合金的基本特點
    1.4 應用現(xiàn)狀及趨勢
    1.5 鋁合金性能強化技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.5.1 冷卻速度對 Al-Si 系列合金組織性能的影響
        1.5.2 變質(zhì)處理對 Al-Si 系列合金組織性能的影響
    1.6 Al-Si 系列合金變質(zhì)處理技術(shù)的研究進展
        1.6.1 單一變質(zhì)處理
        1.6.2 復合變質(zhì)處理
    1.7 課題研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.7.1 課題的研究內(nèi)容
        1.7.2 研究技術(shù)路線
第2章 實驗方法及過程
    2.1 實驗用原材料
    2.2 實驗設備及方法
        2.2.1 實驗用模具設計
        2.2.2 混合 RE 中間合金的制備
        2.2.3 Al12Si 合金的制備
        2.2.4 試樣制備及方法
        2.2.5 金相組織照片的獲取
        2.2.6 硬度實驗
        2.2.7 掃描電鏡（SEM）測試分析和能譜分析
    2.3 研究過程
        2.3.1 冷卻速度對 Al12Si 合金金相組織形態(tài)的影響
        2.3.2 冷卻速度對 Al12Si 合金強度的影響
        2.3.3 變質(zhì)處理對 Al12Si 合金金相組織形態(tài)以及性能的影響
    2.4 本章小結(jié)
第3章 冷卻方式和變質(zhì)處理對 Al12Si 中 Si 相形貌的影響
    3.1 顯微硬度測試儀下的金相組織
        3.1.1 A、B、C 部位的組織對比
        3.1.2 空冷、水冷、模水冷的對比
        3.1.3 不同的混合稀土（RE）添加量對比
        3.1.4 黃銅模具和紫銅模具的對比
    3.2 掃描電鏡（SEM）下的金相組織
        3.2.1 放大 400 倍的金相組織
        3.2.2 放大 800 倍的金相組織
        3.2.3 放大 1600 倍的金相組織
        3.2.4 放大 3000 倍的金相組織
    3.3 Al12Si 合金試樣能譜分析
        3.3.1 能譜分析原理
        3.3.2 Al12Si 合金的能譜分析圖
    3.4 本章小結(jié)
第4章 冷卻速度和變質(zhì)處理對 Al12Si 合金性能的影響
    4.1 冷卻條件的影響
        4.1.1 組織分布規(guī)律及硬度的對比分析
        4.1.2 晶粒尺寸對比計算及分析
        4.1.3 數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析
    4.2 RE 變質(zhì)的影響
        4.2.1 組織分布規(guī)律數(shù)字化分析
        4.2.2 布氏硬度測試及分析
        4.2.3 維氏硬度測試及分析
    4.3 變質(zhì)機理探討
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于 ANSYS 的 Al12Si 合金鑄件凝固過程溫度場的數(shù)值模擬
    5.1 數(shù)學模型的建立
    5.2 求解條件的確定
        5.2.1 基本假設
        5.2.2 初始條件
        5.2.3 邊界條件及材料的熱物性參數(shù)
    5.3 有限元模擬過程及其結(jié)果分析
        5.3.1 用 ANSYS 分析的簡要步驟
        5.3.2 后處理階段
    5.4 關(guān)鍵點溫度變化
        5.4.1 鑄件代表性節(jié)點溫度變化曲線與分析
        5.4.2 模具代表性節(jié)點溫度變化曲線與分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
在學期間科研成果情況


【參考文獻】：
期刊論文
[1]鑄件和鑄型間界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的試驗研究[J]. 陳玲,鐘蜀津,殷飛.  機械設計. 2011(12)
[2]P、Sr、RE變質(zhì)對過共晶Al-Si合金組織形態(tài)的影響[J]. 孔凡校.  有色金屬(冶煉部分). 2011(12)
[3]Sr復合變質(zhì)劑對Al-Si合金變質(zhì)影響的研究[J]. 付忠國.  有色設備. 2011(06)
[4]三種中間合金對純鋁晶粒細化作用的對比研究[J]. 鄭開宏,張彩錦,王順成,戚文軍,車曉舟.  鑄造技術(shù). 2011(11)
[5]化學法對有色金屬及合金晶粒細化的研究進展[J]. 夏天東,李慶林,趙文軍,汪婷,陳曦.  中國有色金屬學報. 2011(10)
[6]不同溫度場數(shù)值模擬中潛熱的處理方式[J]. 高翔.  新疆有色金屬. 2011(S1)
[7]基于宏微觀耦合三維模型的鋁合金凝固模擬[J]. 許林,郭洪民.  特種鑄造及有色合金. 2011(04)
[8]鋁硅合金細化處理的研究進展[J]. 劉杰.  礦冶工程. 2011(02)
[9]稀土Ce對Al-12Si合金微觀組織影響[J]. 于進文,張平則,滕新營.  金屬功能材料. 2011(01)
[10]Al-Si系列合金應用及快冷變質(zhì)的細晶強化研究[J]. 謝玲,胡心平,張娟.  山東輕工業(yè)學院學報(自然科學版). 2011(01)

博士論文
[1]Al-25%Si合金Si相形態(tài)、變質(zhì)及性能研究[D]. 胡慧芳.重慶大學 2010
[2]變質(zhì)對過共晶鋁硅合金中初生硅的影響及其作用機制[D]. 許長林.吉林大學 2007

碩士論文
[1]4032鋁合金組織及力學性能分析[D]. 王玉鳳.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[2]鍶和稀土對4004鋁合金變質(zhì)效果的研究[D]. 盧燁.哈爾濱理工大學 2010
[3]鑭、釹、鈰對4004鋁合金變質(zhì)效果研究[D]. 張建交.哈爾濱理工大學 2010
[4]基于信息融合技術(shù)的航空發(fā)動機智能監(jiān)測研究[D]. 趙晶.南京航空航天大學 2010
[5]鋁基中間合金的制備及其對ZL109合金的強化[D]. 薛永軍.太原理工大學 2006



本文編號：3151233