铸造Al-Si合金中Ca元素的有益化研究
发布时间：2023-03-05 02:52
铸造Al-Si合金是轻量化制造领域的基本材料,广泛应用于汽车工业、航空航天和仪器仪表等领域。Ca在铸造Al-Si合金中难以避免,且其含量会在铝回收过程中不断累积。因Ca具有抑制P变质、降低合金补缩性、破坏氧化膜增加吸气等不利影响,故通常被认为是杂质元素。为消除Ca的危害,一般采用溶剂法或气体法降低其含量,这将导致原铝流失和氯气污染。因此,如何消除Ca元素的有害作用,或将其有害作用有益化,最大限度地发挥Ca元素的积极作用已成为铝合金材料制备与应用中的热点问题。本文基于Ca元素自身特点和对传统除钙方法局限性的分析,提出了Ca处理的新思路——Ca元素有益化,即将Ca元素视为变质元素,变“除钙,”为“用钙”。利用光谱分析(OES)、光学显微镜(OM)、定量金相分析、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射分析(XRD)和差热扫描分析(DSC)等手段,研究了单一Ca在铸造Al-Si合金中的变质作用,并探讨了Ca与Ti、Mn、Sr元元素的交互作用规律,揭示了铸造Al-Si合金中Ca的细化变质机制以及Ca与Ti、Mn、Sr等元素的有益化交互作用机制。研究了单独添加Ca对亚共晶Al-S...
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 Ca在Al-Si合金中的作用
1.2.1 Al-Si合金的组织特点
1.2.2 Ca对Al-Si合金中的有益影响
1.3 Al-Si合金变质处理
1.3.1 初生硅相变质的研究现状
1.3.2 共晶硅相变质的研究现状
1.3.3 初生α-Al相变质的研究现状
1.3.4 富Fe相变质的研究现状
1.4 Al-Si合金细化变质机制
1.4.1 异质形核机制
1.4.2 成分过冷机制
1.4.3 孪晶凹槽毒化机制
1.4.4 杂质诱导孪晶机制
1.5 研究内容
1.6 创新点
2 技术路线和实验方法
2.1 技术路线
2.2 实验材料
2.3 合金熔炼及取样
2.4 成分测定与组织观察
2.4.1 成分测定
2.4.2 组织观测试样制备
2.4.3 组织观察与测量(OM、SEM、EDS)
2.4.4 X射线衍射分析(XRD)
2.4.5 差热分析(DSC)
2.5 力学性能测试
2.5.1 硬度测试
2.5.2 拉伸性能测试
3 Ca在Al-Si合金中的独立变质行为研究
3.1 Ca在亚共晶Al-Si合金中的独立变质行为研究
3.1.1 化学成分变化规律
3.1.2 微观组织变化规律
3.1.3 Ca对力学性能的影响
3.2 Ca在过共晶Al-Si合金中的独立变质行为研究
3.2.1 化学成分变化规律
3.2.2 微观组织变化规律
3.2.3 Ca对力学性能的影响
3.3 Ca在Al-Si合金中的变质机制研究
3.3.1 Ca对初生硅相的细化机制
3.3.2 Ca对共晶硅相的变质机制
3.3.3 Ca对α-Al相的变质机制
3.4 本章小结
4 Ca与微量元素间的复合变质作用
4.1 Ca-Ti在A356铝合金中的交互作用
4.1.1 Ca-Ti对化学成分的影响
4.1.2 Ca-Ti对微观组织的影响
4.1.3 Ca-Ti对力学性能的复合变质作用
4.2 Ca-Mn在A356铝合金中的交互作用
4.2.1 Ca-Mn对化学成分的影响
4.2.2 Ca-Mn对微观组织的影响
4.2.3 Ca-Mn对力学性能的复合变质作用
4.3 Ca-Sr在A356铝合金中的交互作用
4.3.1 Ca-Sr对化学成分的影响
4.3.2 Ca-Sr对微观组织的影响
4.3.3 Ca-Sr对力学性能的复合变质作用
4.4 本章小结
5 Ca-Sr在过共晶Al-Si合金中的复合变质行为研究
5.1 Ca-Sr摩尔比对A390铝合金复合变质的影响
5.1.1 Ca-Sr摩尔比对化学成分的影响
5.1.2 Ca-Sr摩尔比对微观组织的影响
5.1.3 Ca-Sr摩尔比对力学性能的影响
5.2 熔体保温时间对A390铝合金复合变质的影响
5.2.1 熔体保温时间对化学成分的影响
5.2.2 熔体保温时间对微观组织的影响
5.3 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
本文编号：3755550
【文章页数】：170 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 Ca在Al-Si合金中的作用
1.2.1 Al-Si合金的组织特点
1.2.2 Ca对Al-Si合金中的有益影响
1.3 Al-Si合金变质处理
1.3.1 初生硅相变质的研究现状
1.3.2 共晶硅相变质的研究现状
1.3.3 初生α-Al相变质的研究现状
1.3.4 富Fe相变质的研究现状
1.4 Al-Si合金细化变质机制
1.4.1 异质形核机制
1.4.2 成分过冷机制
1.4.3 孪晶凹槽毒化机制
1.4.4 杂质诱导孪晶机制
1.5 研究内容
1.6 创新点
2 技术路线和实验方法
2.1 技术路线
2.2 实验材料
2.3 合金熔炼及取样
2.4 成分测定与组织观察
2.4.1 成分测定
2.4.2 组织观测试样制备
2.4.3 组织观察与测量(OM、SEM、EDS)
2.4.4 X射线衍射分析(XRD)
2.4.5 差热分析(DSC)
2.5 力学性能测试
2.5.1 硬度测试
2.5.2 拉伸性能测试
3 Ca在Al-Si合金中的独立变质行为研究
3.1 Ca在亚共晶Al-Si合金中的独立变质行为研究
3.1.1 化学成分变化规律
3.1.2 微观组织变化规律
3.1.3 Ca对力学性能的影响
3.2 Ca在过共晶Al-Si合金中的独立变质行为研究
3.2.1 化学成分变化规律
3.2.2 微观组织变化规律
3.2.3 Ca对力学性能的影响
3.3 Ca在Al-Si合金中的变质机制研究
3.3.1 Ca对初生硅相的细化机制
3.3.2 Ca对共晶硅相的变质机制
3.3.3 Ca对α-Al相的变质机制
3.4 本章小结
4 Ca与微量元素间的复合变质作用
4.1 Ca-Ti在A356铝合金中的交互作用
4.1.1 Ca-Ti对化学成分的影响
4.1.2 Ca-Ti对微观组织的影响
4.1.3 Ca-Ti对力学性能的复合变质作用
4.2 Ca-Mn在A356铝合金中的交互作用
4.2.1 Ca-Mn对化学成分的影响
4.2.2 Ca-Mn对微观组织的影响
4.2.3 Ca-Mn对力学性能的复合变质作用
4.3 Ca-Sr在A356铝合金中的交互作用
4.3.1 Ca-Sr对化学成分的影响
4.3.2 Ca-Sr对微观组织的影响
4.3.3 Ca-Sr对力学性能的复合变质作用
4.4 本章小结
5 Ca-Sr在过共晶Al-Si合金中的复合变质行为研究
5.1 Ca-Sr摩尔比对A390铝合金复合变质的影响
5.1.1 Ca-Sr摩尔比对化学成分的影响
5.1.2 Ca-Sr摩尔比对微观组织的影响
5.1.3 Ca-Sr摩尔比对力学性能的影响
5.2 熔体保温时间对A390铝合金复合变质的影响
5.2.1 熔体保温时间对化学成分的影响
5.2.2 熔体保温时间对微观组织的影响
5.3 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
本文编号：3755550
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3755550.html
