高效Al-Sr中间合金变质剂制备工艺及变质效果研究

发布时间：2017-04-29 05:08

  本文关键词：高效Al-Sr中间合金变质剂制备工艺及变质效果研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Al-Si合金具有密度低、比强度高、铸造性能及耐腐蚀性好、热膨胀系数低等优点,在航空、航天、汽车、机械等领域广泛应用。Sr作为Al-Si合金的常用变质剂,具有良好的变质效果。Al-10%Sr中间合金中Sr以Al4Sr相存在,Al4Sr相的晶粒尺寸、组织形貌决定了Al-Sr中间合金的力学性能及其变质效果。本课题Al-10%Sr中间合金为研究对象,探讨了挤压铸造制坯后热挤压、超声波熔体处理制坯后热挤压成Al-Sr中间合金的力学性能、显微组织及其变质效果的影响；探讨了超声波熔体处理时间和频率超声波熔体处理对Al-Sr中间合金的力学性能、显微组织及其变质效果的影响。实验结果表明：重力铸造制坯后热挤压成Al-Sr中间合金的伸长率为19.17%,Al-Sr中间合金中Al4Sr相呈块状,尺寸粗大,棱角分明,其等效圆半径为68.3um。挤压铸造制坯后热挤压成Al-Sr中间合金的伸长率可达到24.74%,Al-Sr中间合金中Al4Sr相呈细小颗粒状,其等效圆半径为25.4um。超声波熔体处理制坯后热挤压成Al-Sr中间合金的伸长率可达到25.12%,Al-Sr中间合金中Al4Sr相尺寸更加细小且弥散,其等效圆半径为20.3um。重力铸造制坯后热挤压成Al-Sr中间合金变质孕育期较长,其变质在20min左右达到最佳变质效果；挤压铸造制坯后热挤压和超声波熔体处理制坯后热挤压成Al-Sr中间合金变质孕育期较短,其变质在5min左右达均到最佳变质效果。超声波熔体处理制坯后热挤压成Al-Sr中间合金变质在60min左右依然保持良好变质效果,变质衰退时间较长。超声波熔体处理30s时制备的Al-Sr中间合金的力学性能最佳,其伸长率为8.12%,Al-Sr中间合金中Al4Sr相细小且弥散,其长度在60-560um之间,宽度在20-70um之间。在变质保温时间为20min时,超声波熔体处理30s时制备的Al-Sr中间合金变质效果最佳。22kHZ超声波熔体处理制坯后热挤压成Al-Sr中间合金的伸长率可达到26.73%。Al-Sr中间合金固溶处理消除了热挤压时产生的残余应力,其伸长率可达到27.21%。22kHZ超声波熔体处理制坯后热挤压成Al-Sr中间合金中Al4Sr相最为细小、弥散且均匀分布,其等效圆半径可达到18.4um。Sr变质改变共晶硅的生长方式,将共晶硅由粗大的层片状或针状转变成尺寸细小的珊瑚状,提高了共晶硅分枝。22kHZ超声波熔体处理制坯后热挤压成Al-Sr中间合金变质孕育期最短,变质2min时即获得良好的共晶硅组织。3种超声波频率熔体处理制坯后热挤压成Al-Sr中间合金变质60min时依然保持良好的变质效果。
【关键词】：Al-Sr中间合金 Al_4Sr相 挤压铸造 超声波熔体处理 变质孕育期
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG292;TG379
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景以及意义10
• 1.2 铝合金变质剂的应用10-16
• 1.2.1 Al-Sr中间合金变质剂的应用10-12
• 1.2.2 铝锶复合变质剂的发展12
• 1.2.3 Al-Sr合金组织形态对变质效果的影响12-13
• 1.2.4 Al-Sr中间合金制备工艺13-15
• 1.2.5 Al-Sr中间合金存在的问题15-16
• 1.3 挤压铸造成形技术的发展16-17
• 1.4 超声波在铸造生产过程中的应用17-18
• 1.4.1 超声波熔体处理方式17
• 1.4.2 超声波处理合金熔体17
• 1.4.3 超声波处理细化晶粒机理17-18
• 1.5 研究内容18-20
• 第2章 实验材料及研究方法20-26
• 2.1 实验原材料20
• 2.2 实验设备及材料制备20-25
• 2.2.1 Al-Sr中间合金的制备20-24
• 2.2.2 Al-Sr中间合金变质24-25
• 2.3 显微组织观察分析25
• 2.4 力学性能测试25-26
• 第3章 制备工艺对Al-Sr中间合金组织性能及变质效果的影响26-42
• 3.1 Al-Sr中间合金组织性能及变质效果26-30
• 3.1.1 重力铸造对Al-Sr中间合金力学性能的影响26
• 3.1.2 重力铸造对Al-Sr中间合金显微组织的影响26-28
• 3.1.3 重力铸造后热挤压成Al-Sr中间合金的变质效果28-30
• 3.2 挤压铸造对Al-Sr中间合金力学性能与显微组织的影响30-33
• 3.2.1 挤压铸造对Al-Sr中间合金力学性能的影响30-31
• 3.2.2 挤压铸造对Al-Sr中间合金显微组织的影响31-33
• 3.3 超声波熔体处理对Al-Sr中间合金力学性能与显微组织的影响33-35
• 3.3.1 超声波熔体处理对Al-Sr中间合金力学性能的影响33-34
• 3.3.2 超声波熔体处理对Al-Sr中间合金显微组织的影响34-35
• 3.4 制备工艺对Al-Sr中间合金变质效果的影响35-41
• 3.4.1 制备工艺Al-Sr中间合金变质5min时ZL102合金显微组织36-38
• 3.4.2 制备工艺Al-Sr中间合金变质20min时ZL102合金显微组织38-39
• 3.4.3 制备工艺Al-Sr中间合金变质60min时ZL102合金显微组织39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 超声熔体处理工艺参数对Al-Sr中间合金组织性能及变质效果的影响42-61
• 4.1 超声波熔体处理时间对Al-Sr中间合金变质效果的影响42-48
• 4.1.1 超声波熔体处理时间对Al-Sr中间合金性能的影响42-44
• 4.1.2 超声波熔体处理时间对Al-Sr中间合金组织的影响44-46
• 4.1.3 超声波熔体处理时间对Al-Sr中间合金变质效果的影响46-48
• 4.2 频率对超声波熔体处理Al-Sr中间合金组织和性能的影响48-54
• 4.2.1 频率超声波熔体处理对Al-Sr中间合金力学性能的影响48-51
• 4.2.2 频率超声波熔体处理对Al-Sr中间合金显微组织的影响51-54
• 4.3 超声频率熔体处理制备的Al-Sr中间合金对合金变质的影响54-60
• 4.3.1 18kHZ超声波熔体处理制备Al-Sr中间合金变质效果54-56
• 4.3.2 20kHZ超声波熔体处理制备Al-Sr中间合金变质效果56-58
• 4.3.3 22kHZ超声波熔体处理制备Al-Sr中间合金变质效果58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 结论61-63
• 参考文献63-67
• 在学研究成果67-68
• 致谢68

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