Cr，Mg，Cu合金化对于Al-7%Si铸造铝合金结构和性能的影响

发布时间：2020-04-12 18:49

【摘要】：Al-Si铸造合金密度低,铸造性能优异,成型性和可焊接性好,耐磨性和抗腐蚀性优异,能够满足高质量复杂零件的制造,在汽车工业中是一种非常优良结构材料。但是由于Al-Si二元铸造合金的强度较低,且为非热处理合金,合金的应用范围受到限制。通过合金化提高Al-Si铸造合金的强度是突破其应用限制的关键。本文以Al-7%Si-0.3%Mg-0.3%Cr(wt.%),Al-7%Si-0.3%Mg-0.3%Cr-1.5%Cu(wt.%)两种铸造合金研究Cr,Mg,Cu微量合金化对于Al-Si合金结构和性能的影响。利用球差矫正电镜和HAADF-STEM技术系统地研究了合金在热处理过程中形成的各种析出相的形貌特征和原子结构。Cr元素改善了合金的断裂韧性,同时更明显提高了合金的强度。室温下,均匀化后的Al-Si-Mg-Cr合金的抗拉强度和延伸率相较于A356合金提高分别提高了70%和5%。Al-Si-Mg-Cr合金均匀化过程中共形成三种弥散相:富Cr相(?)富Cr、Fe相α(?)和Si颗粒。弥散相与基体的存在常见的位向关系,在这些位向下,两相界面保持一定共格界面关系。Mg元素产生了明显的时效硬化效果。′′相是Al-Si-Mg-Cr合金时效过程中的主要强化相。欠时效阶段,′′相的体积分数是影响其强化效果的主要因素。在过时效阶段,合金析出了一定数量的板条状B′相。Cu元素在Mg元素合金化的基础上进一步提高合金的强度。Cu的添加改变了合金的时效析出序列。Al-Si-Mg-Cr-Cu合金的时效析出序列:Super Saturated Solid Solution(SSSS)→GP zone→(?)。Cu原子在时效过程中大量偏聚在析出相与基体的界面处。欠时效阶段,Cu原子占据了′′晶胞的Si3位置。台阶结构单元随着针状析出相的粗化而增多。这种台阶结构实际上是由于析出相平移排列所产生的。针状析出相的粗化是由于析出相中的亚结构——原子配位几何体Unit T(T′)不断在析出相界面上沿着100(?)方向形成而实现的。
【图文】：

二元相图,二元相图,位错

图 1-1Al-Si 二元相图Fig. 1-1 Al-Si binary phase diagram金的主要强化机制和工艺化机制金在受外力作用时会发生一定的变形，主要包括弹性变形和塑金的强度主要就是提高在变形过程中的抵抗塑性变形的能力，据位错理论可知，金属的塑性变形是通过位错的滑移所产生的，在合金中运动的势垒才能有效阻碍位错运动，提高合金的强度也都是围绕阻碍位错的运动提出的，引入外界条件以提高位错主要的强化机制包括：细晶强化，主要利用多晶体合金的晶界来阻碍位错运动；加工硬化，，利用位错与位错之间的交互作用势垒；固溶强化，利用点缺陷钉扎位错来阻碍位错的运动；析出相来钉扎位错，从而阻碍位错的运动。

原理图,原理图,探测器,束斑

上海交通大学硕士学位论文探测器（BF detector）和高角环形暗场探测器（HAADF detec聚焦在样品上，所以电子束所扫过的每个点都会在探测器平面衍射花样（CBED）。如图所示，明场探测器主要用来探测近轴角环形暗场探测器主要用来探测高角度的散射电子。由于高角取的弹性散射电子信号来自于高角度非相干散射，所以其形成的卢瑟福散射产生的，所以图像的强度与原子的原子序数 Z 成 HAADF-STEM 技术得到的图片也称作 Z 衬度照片。在 STE束的束斑大小决定了分辨率。如果束斑大小小于电子间的距像就能直接对应原子结构，束斑越小，分辨率越高。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21

【参考文献】