凝固速度对铝基合金组织及性能的影响
发布时间：2020-12-30 04:21
目前,铝钙合金研究不深入,特种铸造研究工作没有开展。而亚快速凝固技术制备合金可优化组织,提高性能,粒状化处理工艺可改善第二相形貌,提高合金性能。本文通过铁模和铜模制备Al-8Ca（质量分数/%,下同）和Al-7Si合金,配合粒状化处理,利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、万能拉伸机等设备,分析合金显微组织、相组成和力学性能,研究了不同凝固速度及热处理对铝基合金组织性能的影响。结果表明:Al-8Ca合金在不同冷却速度下凝固,显微组织中少量初生α-Al呈树枝状,共晶组织呈层片状,由α-Al和Al4Ca相组成。随着冷速提高,树枝状α-Al变小,晶粒细化,层片间距减小,高冷速下形成过饱和固溶体。扩散退火处理后共晶组织熔断,向颗粒状转变,有加粗趋势。随着冷速增加,Al4Ca变小,粒状化处理能耗降低,高冷速合金粒状化效果较好。冷速为25K/s的Al-8Ca合金抗拉强度为196MPa,延伸率为4.91%。随着冷速提高,合金组织细化,抗拉强度和延伸率提升,冷速为1700K/s时,抗拉强度为392MPa,延伸率为8.74%。粒状化处理提高...
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝硅二元合金相图
沈阳航空航天大学硕士学位论文化，且在与 Al 形成基础合金时，不会产生粗大的初生相，降响。由相图可见，随着 Ca 元素含量的增加，Al 和 Ca 能够还能够a 等多种相和化合物。当 Ca 的添加量为 5.5wt.%时，形成二成分为共晶 -Al 和共晶 Al4Ca 化合物[35]。
图 1.3 凝固体系变化趋势[37]细晶强化就是通过控制铝合金的晶粒尺寸大小，来达到合金强化的效果，合金是：细小的铝合金晶粒是使合金的晶界数量增加，产生晶界强化效果，阻碍合扩展，提高合金强度。细晶强化对铝合金的强度、塑性、韧性等方面产生积极影合金晶粒尺寸符合 Hall-Petch 关系表达式[47]：式中y为材料的屈服强度，o为材料的晶格间摩擦力，K 为常数，与材料本关，d 是晶粒尺寸。由公式可以看出，合金的晶粒尺寸 d 越小，合金的屈服强大。可见，合金的力学性能受晶粒尺寸的影响显著。晶粒越细小，一定体积内目越多，当发生变形时，合金的形变发生在较多晶粒上，使合金变形时更均匀晶粒的位错塞积减轻，削弱了应力集中产生条件，使合金开裂难度增加，同时裂的变形量，使合金的塑性提高。在细晶粒金属中，应力集中较小，因为晶界较多，使裂纹不易萌生，不易发生扩展。另外，具有细小晶粒材料在断裂的过吸收较高的能量，从而使合金的韧性提高。 1/2= +Kdyo
【参考文献】：
期刊论文
[1]半固态Al-Si合金固液相变液相率的数值分析[J]. 王耘涛,袁晓光,于宝义. 铸造. 2018(09)
[2]固溶温度及拉矫延伸率对6061铝合金带材表面橘皮缺陷的影响[J]. 莫肇月,朱玉涛,刘莹. 金属热处理. 2018(06)
[3]Al-Si合金变质元素及其交互作用[J]. 张佳虹,邢书明. 材料导报. 2018(11)
[4]固溶处理对CDS制备过共晶Al-Si合金组织的影响[J]. 于珂璐,李元东,周宏伟,陈天赐,孙延蓝,马颖. 特种铸造及有色合金. 2018(04)
[5]Gd对Al-Mg合金微观组织和力学性能的影响[J]. 安勇良,尹冬松,谭志强. 黑龙江科技大学学报. 2017(06)
[6]变质处理对Al-Cu合金力学性能与组织的影响[J]. 刘旭,杨亚峰. 特种铸造及有色合金. 2017(09)
[7]高性能铝合金的制备和性能研究[J]. 罗骥,曹慧钦,陈力,吴艺坚,廖端标,郭志猛,徐有东. 南方金属. 2016(06)
[8]轻合金材料的应用及发展[J]. 胡豪. 企业技术开发. 2015(11)
[9]Cu含量对铝合金活塞材料组织和性能的影响[J]. 马建辉,郭鹏. 热加工工艺. 2014(14)
[10]5056铝合金/镀锌钢预置涂粉激光熔钎焊组织及性能研究[J]. 余淑荣,蒋锴,樊丁. 机械工程学报. 2014(12)
博士论文
[1]铸造Al-Si-Mg合金低温力学性能及其断裂行为[D]. 马广辉.沈阳工业大学 2016
[2]弥散强化铝合金的制备及性能研究[D]. 曹慧钦.北京科技大学 2016
[3]La、Pr对铸造Al-Cu合金组织和高温性能的影响规律及机制[D]. 要东明.吉林大学 2012
[4]快速凝固TiAl基合金的组织演变研究[D]. 柴丽华.哈尔滨工业大学 2010
[5]亚快速凝固条件下镁合金的凝固行为及其应用研究[D]. 滕海涛.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]A356.2铝合金车轮显微组织及力学性能的研究[D]. 刘宏磊.燕山大学 2015
[2]Al-Ca基合金及其组织性能研究[D]. 王超.沈阳航空航天大学 2014
[3]Al-Ca合金气动悬浮凝固及气孔原位研究[D]. 张龙.上海交通大学 2013
本文编号：2946977
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铝硅二元合金相图
沈阳航空航天大学硕士学位论文化，且在与 Al 形成基础合金时，不会产生粗大的初生相，降响。由相图可见，随着 Ca 元素含量的增加，Al 和 Ca 能够还能够a 等多种相和化合物。当 Ca 的添加量为 5.5wt.%时，形成二成分为共晶 -Al 和共晶 Al4Ca 化合物[35]。
图 1.3 凝固体系变化趋势[37]细晶强化就是通过控制铝合金的晶粒尺寸大小，来达到合金强化的效果，合金是：细小的铝合金晶粒是使合金的晶界数量增加，产生晶界强化效果，阻碍合扩展，提高合金强度。细晶强化对铝合金的强度、塑性、韧性等方面产生积极影合金晶粒尺寸符合 Hall-Petch 关系表达式[47]：式中y为材料的屈服强度，o为材料的晶格间摩擦力，K 为常数，与材料本关，d 是晶粒尺寸。由公式可以看出，合金的晶粒尺寸 d 越小，合金的屈服强大。可见，合金的力学性能受晶粒尺寸的影响显著。晶粒越细小，一定体积内目越多，当发生变形时，合金的形变发生在较多晶粒上，使合金变形时更均匀晶粒的位错塞积减轻，削弱了应力集中产生条件，使合金开裂难度增加，同时裂的变形量，使合金的塑性提高。在细晶粒金属中，应力集中较小，因为晶界较多，使裂纹不易萌生，不易发生扩展。另外，具有细小晶粒材料在断裂的过吸收较高的能量，从而使合金的韧性提高。 1/2= +Kdyo
【参考文献】：
期刊论文
[1]半固态Al-Si合金固液相变液相率的数值分析[J]. 王耘涛,袁晓光,于宝义. 铸造. 2018(09)
[2]固溶温度及拉矫延伸率对6061铝合金带材表面橘皮缺陷的影响[J]. 莫肇月,朱玉涛,刘莹. 金属热处理. 2018(06)
[3]Al-Si合金变质元素及其交互作用[J]. 张佳虹,邢书明. 材料导报. 2018(11)
[4]固溶处理对CDS制备过共晶Al-Si合金组织的影响[J]. 于珂璐,李元东,周宏伟,陈天赐,孙延蓝,马颖. 特种铸造及有色合金. 2018(04)
[5]Gd对Al-Mg合金微观组织和力学性能的影响[J]. 安勇良,尹冬松,谭志强. 黑龙江科技大学学报. 2017(06)
[6]变质处理对Al-Cu合金力学性能与组织的影响[J]. 刘旭,杨亚峰. 特种铸造及有色合金. 2017(09)
[7]高性能铝合金的制备和性能研究[J]. 罗骥,曹慧钦,陈力,吴艺坚,廖端标,郭志猛,徐有东. 南方金属. 2016(06)
[8]轻合金材料的应用及发展[J]. 胡豪. 企业技术开发. 2015(11)
[9]Cu含量对铝合金活塞材料组织和性能的影响[J]. 马建辉,郭鹏. 热加工工艺. 2014(14)
[10]5056铝合金/镀锌钢预置涂粉激光熔钎焊组织及性能研究[J]. 余淑荣,蒋锴,樊丁. 机械工程学报. 2014(12)
博士论文
[1]铸造Al-Si-Mg合金低温力学性能及其断裂行为[D]. 马广辉.沈阳工业大学 2016
[2]弥散强化铝合金的制备及性能研究[D]. 曹慧钦.北京科技大学 2016
[3]La、Pr对铸造Al-Cu合金组织和高温性能的影响规律及机制[D]. 要东明.吉林大学 2012
[4]快速凝固TiAl基合金的组织演变研究[D]. 柴丽华.哈尔滨工业大学 2010
[5]亚快速凝固条件下镁合金的凝固行为及其应用研究[D]. 滕海涛.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]A356.2铝合金车轮显微组织及力学性能的研究[D]. 刘宏磊.燕山大学 2015
[2]Al-Ca基合金及其组织性能研究[D]. 王超.沈阳航空航天大学 2014
[3]Al-Ca合金气动悬浮凝固及气孔原位研究[D]. 张龙.上海交通大学 2013
本文编号：2946977
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