A356合金高效细化变质剂Al-Ti-B-Sr的研究

发布时间：2018-05-08 15:31

本文选题：A356合金 + Al-Ti-B-Sr　；参考：《山东建筑大学》2017年硕士论文

【摘要】：A356铝合金密度低、比强度高,具有优良的铸造性能、焊接性能,被广泛应用于汽车、高铁、航空航天等领域。针对A356铝合金α-Al相、共晶Si相粗大等问题,本文采用微合金化进行复合变质处理,开发制备了适用于A356铝合金的细化变质剂Al-Ti-B-Sr。主要研究了合金元素添加量对A356合金的组织及力学性能的影响,以及热处理工艺对复合变质后合金组织及力学性能的调控机制。Ar气精炼处理可以有效消除合金中的杂质和气体,改善合金的力学性能。在Ar气流量为10 ml/min,通气时间为5 min时,合金的力学性能最佳,合金的抗拉强度、延伸率分别为180 MPa,5.7%。变质剂Al-10Sr对A356合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,变质元素Sr能够很好地改善合金中共晶Si相的形貌,由粗大的针片状、板条状转变为细小的颗粒状、棒状,从而显著提高合金力学性能,当Sr添加量为0.03 wt.%时,合金的力学性能最佳,抗拉强度、延伸率分别达到204 MPa、10.4%、62.4 HB,相比未变质合金的抗拉强度有了显著提升。研究了细化剂Al-5Ti-B中间合金对A356合金微观组织及性能的影响。结果表明,Al-5Ti-B中间合金对A356合金中初生相α-Al枝晶细化效果显著,明显提高合金的力学性能。当Al-5Ti-B中间合金的添加量为0.3 wt.%时,合金晶粒最为细小,合金二次枝晶间距约为28μm,长径比约为1.72,此时,合金的力学性能最佳,其抗拉强度、延伸率分别达到210 MPa、9.5%,相比未经细化处理的A356合金力学性能有了明显的提升。基于变质剂Al-10Sr和细化剂Al-5Ti-B对A356合金组织及力学性能的研究,本课题成功制备了Al-5Ti-B-10Sr、Al-5Ti-B-5Sr、Al-2.5Ti-0.5B-5Sr、Al-3.5Ti-0.7B-3Sr四种不同状态的细化变质剂中间合金,并探讨了细化变质剂Al-Ti-B-Sr对于A356合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,当Al-2.5Ti-0.5B-5Sr的添加量达到0.6 wt.%时,A356合金微观组织明显被细化,α-Al枝晶被细化,同时共晶硅相由粗大的针状、板条状转变为细小圆整的颗粒状及小部分块状;合金的力学性能最佳,其抗拉强度、延伸率分别达到194 MPa、19.1%。通过比较单独添加细化剂Al-5Ti-B、变质剂Al-10Sr,同时Al-5Ti-B和Al-10Sr,单独添加制备的细化变质剂Al-2.5Ti-0.5B-5Sr对A356合金的微观组织和力学性能的影响,发现单独添加0.6wt.%挤压态Al-2.5Ti-0.5B-5Sr,其细化变质效果最明显,且可同时细化α-Al枝晶和共晶Si相,合金的力学性能明显提高,特别是合金的延伸率被大大改善,充分体现制备的细化变质剂Al-Ti-B-Sr的高效性。A356铝合金是可热处理的铸造铝合金,通过一定的热处理工艺可以大大提高合金的力学性能。因此,本课题探讨了T6热处理工艺参数对细化变质后A356合金的微观组织及力学性能的影响。结果表明,最佳的T6热处理工艺是540℃×6h+155℃×6h,此时合金中共晶硅相尺寸最达到2.6μm,圆整度为0.8,近乎为圆整的颗粒状,只有极少数的块状存在,合金的力学性能最佳,其抗拉强度、延伸率分别达到了269MPa、19.6%,比未处理的A356合金的抗拉强度和延伸率分别提高了49.4%、243.9%。
[Abstract]:The effects of Al - 5Ti - B master alloy on microstructure and mechanical properties of A356 alloy were studied . The results showed that the microstructure and mechanical properties of Al - 5Ti - B alloy were better than that of non - modified Al - 5Ti - B alloy . The microstructure and mechanical properties of Al - Ti - B - Sr , Al - 5Ti - B - 5Sr , Al - 2.5Ti - 0.5B - 5Sr , Al - 3.5Ti - 0.7B - 3Sr were investigated .

【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG146.21;TG292

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