Al-Ti-B-O复合细化剂对A356合金组织及力学性能的影响研究

发布时间：2017-04-26 07:00

  本文关键词：Al-Ti-B-O复合细化剂对A356合金组织及力学性能的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以A356合金为研究对象,在合金中加入Al-Ti-B-O复合细化剂对其进行细化处理,采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子万能材料试验机等材料分析测试手段,研究了Al-Ti-B-O复合细化剂添加量、保温温度和保温时间对A356合金组织的影响;同时比较了不同细化剂对A356合金的细化效果;探讨了稀土元素Y对Al-Ti-B-O复合细化剂细化效果的影响,并且测试了细化后的合金在铸态及热处理态下的力学性能。在A356合金中添加Al-Ti-B-O复合细化剂使A356合金粗大的晶粒明显细化,二次枝晶间距明显减小。Al-Ti-B-O复合细化剂在A356合金中的最佳添加量、保温温度、保温时间分别为0.5wt%、730℃、30min。当在A356合金熔体中添加0.5wt%Al-Ti-B-O复合细化剂后,在730℃下保温30min时对α-Al晶粒细化效果达到最好,其平均宏观晶粒尺寸细化至210μm,二次枝晶间距减小为13.07μm。当添加量超过0.7wt%、保温温度达到760℃或保温时间超过60min后,都会导致Al-Ti-B-O复合细化剂对A356合金晶粒细化效果变差,其中保温时间对细化效果的影响最大。对比Al-5Ti、Al-3B、Al-5Ti-1B、Al-Ti-B-O四种细化剂在A356合金中的细化效果,Al-Ti-B-O复合细化剂细化效果最好。同时,Al-Ti-B-O复合细化剂加强了Al-10Sr对共晶Si的变质,共晶Si由细针状、小块状变成细小的珊瑚状。在A356铝合金中同时添加Al-Ti-B-O复合细化剂和Al-10Y中间合金,稀土Y对Al-Ti-B-O复合细化剂细化二次枝晶有一定的促进作用。当在A356铝合金中添加0.5wt%Al-Ti-B-O+0.5wt%Al-10Y时,对A356合金组织的细化和变质达到最好,并且稀土Y能将Al-Ti-B-O复合细化剂细化A356合金的细化衰退时间推迟至120min。Al-Ti-B-O细化剂不影响稀土Y对共晶Si的变质,将粗大长针状的共晶Si相变成细小的珊瑚状,其变质机理为稀土Y吸附在Si相上,阻碍了共晶Si的生长。T6热处理使细化变质后的A356合金中的Si相球化,并且均匀地分散在Al基体中,其中共晶Si的长宽比由未细化变质前的3.47减小至1.09。室温拉伸测试表明,当向A356合金中添加0.5wt%Al-Ti-B-O+0.5wt%Al-10Y后,铸态和热处理态下的抗拉强度、伸长率均达到最好。在热处理态下,经过细化变质的A356合金的抗拉强度与伸长率比未细化变质前的分别提高45MPa和2.0%。从拉伸断口可以看出,经Al-Ti-B-O+Al-10Y细化变质后的A356合金仍然为韧性断裂;热处理后,A356合金以韧性断裂为主的混合型断裂。
【关键词】：Al-Ti-B-O复合细化剂 A356合金 显微组织 细化效果 力学性能
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21;TG292
【目录】：

• 摘要5-7
• abstract7-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 铝及铝合金晶粒细化的意义和方法12-17
• 1.2.1 铝合金晶粒细化的意义12
• 1.2.2 铝合金晶粒细化的方法12-14
• 1.2.3 铝合金细化剂的发展及面临的问题14-17
• 1.3 稀土在铝合金晶粒细化中的作用17-18
• 1.3.1 稀土元素在A356合金中的变质作用17-18
• 1.3.2 稀土元素在A356合金中的细化作用18
• 1.4 影响铝合金晶粒细化作用的工艺因素18-21
• 1.5 本课题研究的意义和研究内容21-23
• 第二章 实验方法与数据处理23-29
• 2.1 实验材料23-24
• 2.2 实验设备24
• 2.3 实验方案24-26
• 2.3.1 Sr变质工艺的确定24-25
• 2.3.2 Al-Ti-B-O复合细化剂细化工艺的确定25
• 2.3.3 热处理工艺的确定25
• 2.3.4 实验过程25-26
• 2.4 样品的分析测试方法26-29
• 2.4.1 宏观组织分析26-27
• 2.4.2 光学显微组织分析27
• 2.4.3 金相分析软件分析27-28
• 2.4.4 X射线衍射分析28
• 2.4.5 扫描电子显微分析28
• 2.4.6 室温力学性能测试28-29
• 第三章 Al-Ti-B-O细化剂对A356铝合金细化行为的研究29-49
• 3.1 引言29
• 3.2 Al-Ti-B-O添加量的影响29-34
• 3.2.1 添加量对A356铝合金晶粒细化效果的影响30-33
• 3.2.2 合金晶粒组织细化机理探讨33-34
• 3.3 保温温度的影响34-38
• 3.3.1 保温温度对A356铝合金晶粒细化效果的影响34-37
• 3.3.2 保温温度对合金晶粒组织细化机理的探讨37-38
• 3.4 保温时间的影响38-42
• 3.4.1 保温时间对A356铝合金晶粒细化效果的影响38-41
• 3.4.2 保温时间对合金晶粒组织细化机理的探讨41-42
• 3.5 不同细化剂细化效果的比较42-46
• 3.5.1 不同细化剂对A356铝合金晶粒细化效果的影响42-44
• 3.5.2 不同细化剂对铝合金晶粒组织细化机理的探讨44-46
• 3.6 Al-Ti-B-O细化剂对Al-10Sr变质效果的影响46-48
• 3.6.1 细化剂对Al-10Sr变质效果的影响46-47
• 3.6.2 细化剂加强Al-10Sr变质机理的探讨47-48
• 3.7 本章小结48-49
• 第四章 稀土元素Y对Al-Ti-B-O细化剂细化效果的影响49-60
• 4.1 引言49
• 4.2 Y添加量对Al-Ti-B-O细化效果的影响49-52
• 4.3 保温时间对A356合金细化效果的影响52-54
• 4.4 Y对铸态A356铝合金共晶Si的影响54-56
• 4.5 热处理对A356铝合金共晶Si的影响56-58
• 4.6 本章小结58-60
• 第五章 Al-Ti-B-O细化剂对A356铝合金力学性能的影响60-68
• 5.1 引言60
• 5.2 室温拉伸性能60-64
• 5.2.1 Al-Ti-B-O添加量对A356铝合金拉伸性能的影响60-62
• 5.2.2 Y添加量对A356铝合金拉伸性能的影响62-63
• 5.2.3 热处理对A356铝合金拉伸性能的影响63-64
• 5.3 断口分析64-67
• 5.3.1 细化后铸态A356断口形貌64-65
• 5.3.2 热处理后A356断口形貌65-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 主要结论68-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士期间发表的论文76

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