稀土钇变质Al-Si合金微观组织演变及其机制研究
发布时间：2021-11-09 22:41
Al-Si合金因具有良好的流动性、低密度、低的热膨胀系数和高的比强度,被广泛地应用于航空航天及汽车领域,以减轻自重、提高燃油利用率。然而,传统铸造的Al-Si合金组织中,存在着粗大的α-Al枝晶和粗大不规则的Si相,且在Si相尖端容易形成应力集中,降低Al-Si合金的力学性能。因此,本文以过共晶Al-20Si合金和多组分近共晶Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金为研究对象,研究了稀土Y和Y/Al-5Ti-1B对铸造Al-Si合金中α-Al、初生Si和共晶Si形貌及尺寸的影响,同时研究了热处理工艺对Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金微观组织的影响,明晰了Al-Si合金微观组织演变与拉伸性能之间的关系,并探究了稀土Y对Si相的变质机制,为Al-Si合金的工业化应用提供科学依据和理论指导。稀土Y对过共晶Al-20Si合金中的Si相有着明显的变质效果。当稀土Y的添加量为0.8%时,不规则星状和粗大块状初生Si被细化为细小的规则块状,与未变质的Al-20Si合金相比,其平均尺寸从89μm减小到33μm,减小了62.9%,长宽比由2.07减小为1.27,减小了38.6%;共晶...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 Al-Si系铸造合金
1.2.1 亚共晶Al-Si合金
1.2.2 多组分近共晶Al-Si合金
1.2.3 过共晶Al-Si合金
1.3 Al-Si合金微观组织调控及力学性能的研究现状
1.3.1 熔体处理
1.3.2 动力学细化
1.3.3 快速凝固
1.3.4 化学变质
1.4 Al-Si合金变质机制的研究现状
1.4.1 异质形核
1.4.2 抑制生长
1.4.3 杂质诱导孪晶
1.5 本文的主要研究内容及研究意义
第2章 实验材料及研究方法
2.1 实验方案
2.2 实验方案及设备
2.3 分析方法及设备
2.3.1 显微组织观察
2.3.2 微区成分及物相分析
2.3.3 电子背散射衍射技术
2.3.4 透射电镜观察
2.4 力学性能测试
2.4.1 室温拉伸
2.4.2 高温拉伸
2.4.3 原位拉伸
2.4.4 断口表征
第3章 稀土Y对Al-20Si合金组织及力学性能的影响
3.1 引言
3.2 稀土Y对Al-20Si合金微观组织的影响
3.2.1 稀土Y对初生Si的影响
3.2.2 稀土Y对共晶Si的影响
3.3 稀土Y对Si相变质机制的探讨
3.4 稀土Y对Al-20Si合金力学性能的影响
3.4.1 室温拉伸
3.4.2 原位拉伸
3.5 本章小结
第4章 Y/Al-5Ti-1B对Al-20Si合金微观组织及力学性能的影响
4.1 引言
4.2 Y/Al-5Ti-1B复合变质剂的微观组织
4.3 Y/Al-5Ti-1B对Al-20Si合金微观组织的影响
4.3.1 Y/Al-5Ti-1B对Si相的影响
4.3.2 Y/Al-5Ti-1B对α-Al枝晶的影响
4.4 Y/Al-5Ti-1B对Al-20Si合金力学性能的影响
4.5 本章小结
第5章 稀土Y对多组分近共晶Al-Si合金微观组织及力学性能的影响
5.1 引言
5.2 Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金中的相分析
5.3 稀土Y对Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金微观组织的影响
5.3.1 Y对α-Al枝晶和共晶Si的影响
5.3.2 Y对金属间化合物的影响
5.4 变质机制
5.5 稀土Y对Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金力学性能的影响
5.5.1 室温拉伸
5.5.2 高温拉伸
5.6 热处理对Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金微观组织的影响
5.7 热处理对Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金力学性能的影响
5.8 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所获科研成果及奖励
【参考文献】：
期刊论文
[1]挤压态GH3625合金冷变形过程中的组织和织构演变[J]. 高钰璧,丁雨田,陈建军,许佳玉,马元俊,张东. 金属学报. 2019(04)
[2]汽车轻量化研究进展[J]. 林荣会,宋晓飞. 青岛理工大学学报. 2018(06)
[3]超声铸造对汽车A356铝合金组织和力学性能的影响[J]. 石昊昱,叶升强. 热加工工艺. 2018(19)
[4]LaCe混合稀土对过共晶A390合金微观组织和力学性能的影响[J]. 石为喜,杜成武,李贵茂,孟祥然,孙宏伟,任宇梅,王凯,鞠祺. 铸造. 2018(09)
[5]铝合金材料在车门冲压成形工艺优化研究[J]. 张支亮. 世界有色金属. 2018(07)
[6]铸造铝合金轮毂的热处理工艺与组织性能研究[J]. 陈希韩,敖兵. 铸造技术. 2018(05)
[7]不同变质剂对Al-18Si过共晶合金组织和耐磨性的影响[J]. 张学萍,水丽. 热加工工艺. 2018(07)
[8]发动机铝合金活塞铸件缺陷分析及铸造工艺改进[J]. 邬智立. 铸造. 2018(01)
[9]高性能亚共晶铝硅合金的研究[J]. 徐通,张宇飞,李咏凯. 材料研究与应用. 2017(04)
[10]混合稀土对过共晶Al-20Si合金显微组织与力学性能的影响[J]. 李庆林,李斌强,李进宝,兰晔峰,夏天东. 中国有色金属学报. 2017(12)
博士论文
[1]过共晶AL-20%Si合金Si相形态的演变及性能研究[D]. 李庆林.兰州理工大学 2014
[2]变质对过共晶铝硅合金中初生硅的影响及其作用机制[D]. 许长林.吉林大学 2007
硕士论文
[1]热处理对CDS制备过共晶Al-Si合金组织与性能的影响[D]. 于珂璐.兰州理工大学 2018
[2]稀土元素对Al-Si合金微观组织和力学性能的影响[D]. 李进宝.兰州理工大学 2018
[3]活塞用Cu、Ni增强型铝合金力学性能、组织与磨损性能[D]. 谢长钊.湖南科技大学 2017
[4]新型Al-5Ti-1B-7Sm细化变质剂对亚共晶Al-Si合金组织及性能的影响[D]. 郑方超.哈尔滨理工大学 2017
[5]熔体搅拌工艺对过共晶Al-Si合金P变质效果的影响[D]. 刘学.辽宁工业大学 2017
[6]放电等离子烧结快速凝固高硅铝合金组织遗传特性及性能[D]. 张晓东.长春工业大学 2016
[7]A390合金薄壁管高速半连续铸造研究[D]. 林兆伟.东北大学 2015
[8]复合变质处理对过共晶铝硅合金组织及性能的影响[D]. 徐永强.吉林大学 2014
[9]电磁场下亚共晶铝硅合金组织和性能的研究[D]. 秦绪军.吉林大学 2012
[10]Al-Si-Cu-Ni-Mg系活塞合金高温强化相的研究[D]. 李云国.山东大学 2011
本文编号：3486033
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 Al-Si系铸造合金
1.2.1 亚共晶Al-Si合金
1.2.2 多组分近共晶Al-Si合金
1.2.3 过共晶Al-Si合金
1.3 Al-Si合金微观组织调控及力学性能的研究现状
1.3.1 熔体处理
1.3.2 动力学细化
1.3.3 快速凝固
1.3.4 化学变质
1.4 Al-Si合金变质机制的研究现状
1.4.1 异质形核
1.4.2 抑制生长
1.4.3 杂质诱导孪晶
1.5 本文的主要研究内容及研究意义
第2章 实验材料及研究方法
2.1 实验方案
2.2 实验方案及设备
2.3 分析方法及设备
2.3.1 显微组织观察
2.3.2 微区成分及物相分析
2.3.3 电子背散射衍射技术
2.3.4 透射电镜观察
2.4 力学性能测试
2.4.1 室温拉伸
2.4.2 高温拉伸
2.4.3 原位拉伸
2.4.4 断口表征
第3章 稀土Y对Al-20Si合金组织及力学性能的影响
3.1 引言
3.2 稀土Y对Al-20Si合金微观组织的影响
3.2.1 稀土Y对初生Si的影响
3.2.2 稀土Y对共晶Si的影响
3.3 稀土Y对Si相变质机制的探讨
3.4 稀土Y对Al-20Si合金力学性能的影响
3.4.1 室温拉伸
3.4.2 原位拉伸
3.5 本章小结
第4章 Y/Al-5Ti-1B对Al-20Si合金微观组织及力学性能的影响
4.1 引言
4.2 Y/Al-5Ti-1B复合变质剂的微观组织
4.3 Y/Al-5Ti-1B对Al-20Si合金微观组织的影响
4.3.1 Y/Al-5Ti-1B对Si相的影响
4.3.2 Y/Al-5Ti-1B对α-Al枝晶的影响
4.4 Y/Al-5Ti-1B对Al-20Si合金力学性能的影响
4.5 本章小结
第5章 稀土Y对多组分近共晶Al-Si合金微观组织及力学性能的影响
5.1 引言
5.2 Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金中的相分析
5.3 稀土Y对Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金微观组织的影响
5.3.1 Y对α-Al枝晶和共晶Si的影响
5.3.2 Y对金属间化合物的影响
5.4 变质机制
5.5 稀土Y对Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金力学性能的影响
5.5.1 室温拉伸
5.5.2 高温拉伸
5.6 热处理对Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金微观组织的影响
5.7 热处理对Al-13Si-3Cu-2Ni-0.5Mg合金力学性能的影响
5.8 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所获科研成果及奖励
【参考文献】：
期刊论文
[1]挤压态GH3625合金冷变形过程中的组织和织构演变[J]. 高钰璧,丁雨田,陈建军,许佳玉,马元俊,张东. 金属学报. 2019(04)
[2]汽车轻量化研究进展[J]. 林荣会,宋晓飞. 青岛理工大学学报. 2018(06)
[3]超声铸造对汽车A356铝合金组织和力学性能的影响[J]. 石昊昱,叶升强. 热加工工艺. 2018(19)
[4]LaCe混合稀土对过共晶A390合金微观组织和力学性能的影响[J]. 石为喜,杜成武,李贵茂,孟祥然,孙宏伟,任宇梅,王凯,鞠祺. 铸造. 2018(09)
[5]铝合金材料在车门冲压成形工艺优化研究[J]. 张支亮. 世界有色金属. 2018(07)
[6]铸造铝合金轮毂的热处理工艺与组织性能研究[J]. 陈希韩,敖兵. 铸造技术. 2018(05)
[7]不同变质剂对Al-18Si过共晶合金组织和耐磨性的影响[J]. 张学萍,水丽. 热加工工艺. 2018(07)
[8]发动机铝合金活塞铸件缺陷分析及铸造工艺改进[J]. 邬智立. 铸造. 2018(01)
[9]高性能亚共晶铝硅合金的研究[J]. 徐通,张宇飞,李咏凯. 材料研究与应用. 2017(04)
[10]混合稀土对过共晶Al-20Si合金显微组织与力学性能的影响[J]. 李庆林,李斌强,李进宝,兰晔峰,夏天东. 中国有色金属学报. 2017(12)
博士论文
[1]过共晶AL-20%Si合金Si相形态的演变及性能研究[D]. 李庆林.兰州理工大学 2014
[2]变质对过共晶铝硅合金中初生硅的影响及其作用机制[D]. 许长林.吉林大学 2007
硕士论文
[1]热处理对CDS制备过共晶Al-Si合金组织与性能的影响[D]. 于珂璐.兰州理工大学 2018
[2]稀土元素对Al-Si合金微观组织和力学性能的影响[D]. 李进宝.兰州理工大学 2018
[3]活塞用Cu、Ni增强型铝合金力学性能、组织与磨损性能[D]. 谢长钊.湖南科技大学 2017
[4]新型Al-5Ti-1B-7Sm细化变质剂对亚共晶Al-Si合金组织及性能的影响[D]. 郑方超.哈尔滨理工大学 2017
[5]熔体搅拌工艺对过共晶Al-Si合金P变质效果的影响[D]. 刘学.辽宁工业大学 2017
[6]放电等离子烧结快速凝固高硅铝合金组织遗传特性及性能[D]. 张晓东.长春工业大学 2016
[7]A390合金薄壁管高速半连续铸造研究[D]. 林兆伟.东北大学 2015
[8]复合变质处理对过共晶铝硅合金组织及性能的影响[D]. 徐永强.吉林大学 2014
[9]电磁场下亚共晶铝硅合金组织和性能的研究[D]. 秦绪军.吉林大学 2012
[10]Al-Si-Cu-Ni-Mg系活塞合金高温强化相的研究[D]. 李云国.山东大学 2011
本文编号：3486033
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