本文關(guān)鍵詞：過(guò)共晶鋁硅合金初生硅的銅質(zhì)蛇形通道細(xì)化與性能　出處：《北京科技大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本文以含硅量為30%和35%的過(guò)共晶鋁硅合金為研究對(duì)象,采用機(jī)械振動(dòng)銅質(zhì)水冷蛇形通道澆注工藝和復(fù)合磷細(xì)化工藝制備過(guò)共晶鋁硅合金,系統(tǒng)的研究了蛇形通道澆注工藝參數(shù)、含硅量和磷細(xì)化工藝參數(shù)等對(duì)過(guò)共晶鋁硅合金組織中的初生硅晶粒的影響,并探討了過(guò)共晶鋁硅合金中初生硅晶體的形核長(zhǎng)大,以及在本文實(shí)驗(yàn)條件下初生硅晶粒的細(xì)化機(jī)制和演變過(guò)程。在此基礎(chǔ)上,研究了流變壓鑄對(duì)Al-30%Si合金試樣力學(xué)性能的影響,并研究了T6處理對(duì)Al-30%Si合金性能的影響。本文取得的主要成果如下:(1)對(duì)于Al-30%Si過(guò)共晶鋁硅合金,采用八彎道和十二彎道的機(jī)械振動(dòng)蛇形通道澆注工藝均能充分地細(xì)化初生硅,最佳制備工藝為:澆注溫度為850℃,振動(dòng)頻率為80Hz,振幅為0.5mm,銅質(zhì)蛇形通道的彎道數(shù)量為8,此時(shí)初生硅的平均等效圓直徑由87.6μm細(xì)化為29.8μm,晶粒的平均形狀因子為0.726。(2)對(duì)于Al-30%Si過(guò)共晶鋁硅合金,采用復(fù)合磷細(xì)化工藝能夠進(jìn)一步細(xì)化初生硅,最佳制備工藝為:澆注溫度為860℃,磷細(xì)化劑加入量為1.4%,磷細(xì)化處理溫度為900℃,磷細(xì)化保溫時(shí)間為30min,振動(dòng)頻率為80Hz,振幅為0.5mm,銅質(zhì)蛇形通道的彎道數(shù)量為8,此時(shí)初生硅的平均等效圓直徑為22.4μm,晶粒的平均形狀因子為0.617。(3)對(duì)于Al-35%Si過(guò)共晶鋁硅合金,采用機(jī)械振動(dòng)銅質(zhì)水冷蛇形通道澆注工藝和復(fù)合磷細(xì)化工藝均不能充分細(xì)化初生硅,組織中始終存在粗大的板條狀初生硅。(4)過(guò)共晶鋁硅合金熔體在流經(jīng)機(jī)械振動(dòng)銅質(zhì)蛇形通道的過(guò)程中,由于蛇形通道內(nèi)壁的激冷作用,且通道內(nèi)壁也可作為初生硅異質(zhì)形核的基底,因此合金熔體內(nèi)預(yù)存的硅原子集團(tuán)能夠在通道內(nèi)壁處形成大量的初生硅晶核。同時(shí)對(duì)銅質(zhì)蛇形通道施加的機(jī)械振動(dòng)能夠加速通道內(nèi)壁處形成的初生硅晶核的剝落游離,提高合金熔體內(nèi)初生硅晶體的有效形核率。此外,機(jī)械振動(dòng)作用也能夠增強(qiáng)合金熔體流經(jīng)蛇形通道時(shí)熔體的紊流"自攪拌"作用,從而使得合金熔體與其中的初生硅晶粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)增強(qiáng),抑制初生硅晶粒的長(zhǎng)大,最終能夠細(xì)化合金組織中的初生硅晶粒。(5)隨著澆注溫度的降低、振動(dòng)頻率和磷細(xì)化劑加入量的增大、壓射比壓的增大,Al-30%Si合金流變壓鑄試樣的力學(xué)性能指標(biāo)先增大后減小。最佳流變壓鑄工藝為:澆注溫度為850℃,振動(dòng)頻率為80Hz,壓射比壓為60MPa,模具溫度為200～250℃。此時(shí)Al-30%Si合金流變壓鑄試樣的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均達(dá)到最大,最大抗拉強(qiáng)度為212.IMPa,最大伸長(zhǎng)率為0.33%。(6)對(duì)于Al-30%Si合金流變壓鑄試樣,較為合理的T6熱處理工藝為:480℃下固溶6h,170℃下時(shí)效9h,此時(shí)Al-30%Si合金流變壓鑄試樣的抗拉強(qiáng)度可達(dá)251.8MPa,相對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)率為0.27%。(7)與鑄態(tài)的拉伸試樣相比,經(jīng)T6熱處理后,Al-30%Si合金流變壓鑄試樣的力學(xué)性能得到了較大改善,抗拉強(qiáng)度提高了 21.6%,但是伸長(zhǎng)率沒(méi)有發(fā)生太大變化。在本文的實(shí)驗(yàn)條件下,T6處理的Al-30%Si合金流變壓鑄試樣能夠滿足活塞合金的耐磨性和熱膨脹性的要求。但是Al-30%Si合金流變壓鑄試樣的室溫伸長(zhǎng)率均小于0.5%。
[Abstract]:In this paper , the influence on the mechanical properties of Al - 30 % Si alloy is studied by means of mechanical vibrating copper water - cooled serpentine channel pouring process and compound phosphorus refining process . The main results are as follows : ( 1 ) The average equivalent circle diameter of the primary silicon is 87.6 渭m , the vibration frequency is 80Hz , the amplitude is 0.5mm , and the average shape factor of the grain is 0 . 61.7 . ( 3 ) For Al - 35 % Si overeutectic Al - Si alloy , it is impossible to fully refine the primary silicon by mechanical vibration copper water - cooled serpentine channel pouring process and composite phosphorus refining process . The results show that the tensile strength and elongation of Al - 30 % Si alloy are up to 251.8 MPa , the maximum tensile strength is 212 . IMPa , the maximum elongation is 0 . 33 % .

【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG292

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1375178