变质与热轧对高硅铝合金组织和性能的影响

发布时间：2024-10-15 19:23

　　高硅铝合金因比重小、强度高、热膨胀系数低和耐磨性能好等优点在汽车、电子封装和航空航天等领域具有广阔的应用前景。其优异的性能主要取决于合金组织中Si相的大小、形貌和分布状态。本文针对高硅铝合金Si相细化存在的难题,以A120Si4Cu合金为目标成分,采用了快速冷却、变质、热处理和轧制等工艺方法改善合金组织形貌。配合OM、SEM、EDS、XRD等主要测试手段,研究了不同制备工艺对A120Si4Cu合金组织和性能的影响。研究结果表明,增大冷却速率能够有效细化A120Si4Cu合金组织中的初生Si相且能够显著提高合金的抗拉强度。未变质条件下,冷却速率由11.75°C/s增大至172.94℃/s时,合金的初生Si平均尺寸由98.63μm细化为41.32μm,抗拉强度则由113MPa提高到了192MPa。变质处理结果表明,在P添加量为0.08%,变质时间为80min的最佳变质工艺条件下,合金初生Si平均尺寸可由55.26μm细化至12.65μm,抗拉强度则由183MPa提高到了255MPa。A120Si4Cu合金在未变质和最佳P变质工艺条件下,组织中的初生Si平均尺寸D与冷却速率V之间的数学关系分别...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 过共晶Al-Si合金的组织和性能特点
        1.2.1 过共晶Al-Si合金的组织
        1.2.2 过共晶Al-Si合金的性能
    1.3 过共晶Al-Si合金中Si相的常见控制方法
        1.3.1 物理处理法
        1.3.2 化学处理法
        1.3.3 过共晶Al-Si合金变质机理
    1.4 热处理与轧制
        1.4.1 热处理
        1.4.2 轧制
    1.5 研究内容
    1.6 课题特色与创新
第二章 实验方法
    2.1 实验方案
    2.2 试验材料的制备
        2.2.1 合金熔炼
        2.2.2 变质与浇注
    2.3 热处理与轧制工艺
        2.3.1 热处理工艺参数确定
        2.3.2 轧制工艺参数确定
    2.4 显微组织观察与结构分析
        2.4.1 金相显微镜组织观察
        2.4.2 扫描电镜显微分析
        2.4.3 X射线衍射分析
    2.5 力学性能分析
        2.5.1 硬度测试
        2.5.2 拉伸力学性能测试
    2.6 摩擦磨损试验
第三章 冷速与变质对高硅铝合金组织和性能的影响
    3.1 冷却速率对Al20Si4Cu合金凝固组织的影响
        3.1.1 合金显微组织分析
        3.1.2 合金凝固曲线分析
        3.1.3 初生Si平均晶粒尺寸与冷却速率的回归分析
    3.2 P变质对Al20Si4Cu合金凝固组织的影响
        3.2.1 P添加量对Al20Si4Cu合金凝固组织的影响
        3.2.2 P变质时间对Al20Si4Cu合金凝固组织的影响
        3.2.3 P变质条件下Al20Si4Cu合金的XRD分析
    3.3 快冷凝固条件下P变质的必要性
        3.3.1 P变质条件下冷速对合金凝固组织的影响
        3.3.2 P变质条件下初生Si平均晶粒尺寸与冷却速率的回归分析
    3.4 冷速与变质对Al20Si4Cu合金力学性能的影响
        3.4.1 拉伸力学性能分析
        3.4.2 拉伸断口形貌分析
    3.5 本章小结
第四章 热处理和轧制对高硅铝合金组织、性能的影响
    4.1 热处理工艺研究
        4.1.1 固溶工艺
        4.1.2 时效工艺
    4.2 轧制工艺研究
        4.2.1 初轧温度对Al20Si4Cu合金轧制组织的影响
        4.2.2 保温时间对Al20Si4Cu合金轧制组织的影响
        4.2.3 变形程度对Al20Si4Cu合金轧制组织的影响
    4.3 热处理对Al20Si4Cu合金力学性能的影响
        4.3.1 固溶温度对Al20Si4Cu合金力学性能的影响
        4.3.2 时效时间对Al20Si4Cu合金力学性能的影响
    4.4 热轧工艺对Al20Si4Cu合金力学性能的影响
        4.4.1 初轧温度对Al20Si4Cu合金力学性能的影响
        4.4.2 保温时间对Al20Si4Cu合金力学性能的影响
        4.4.3 变形程度对Al20Si4Cu合金力学性能的影响
    4.5 拉伸断口形貌分析
        4.5.1 热处理对Al20Si4Cu合金断口形貌的影响
        4.5.2 轧制对Al20Si4Cu合金断口形貌的影响
    4.6 本章小结
第五章 Al20Si4Cu合金的耐磨性能研究
    5.1 Al20Si4Cu合金的摩擦磨损性能
        5.1.1 变质对Al20Si4Cu合金耐磨性能的影响
        5.1.2 冷却速率对Al20Si4Cu合金耐磨性能的影响
        5.1.3 热处理对Al20Si4Cu合金耐磨性能的影响
        5.1.4 轧制对Al20Si4Cu合金耐磨性能的影响
    5.2 Al20Si4Cu合金的摩擦系数稳定性研究
        5.2.1 变质对Al20Si4Cu合金摩擦系数稳定性的影响
        5.2.2 冷却速率对Al20Si4Cu合金摩擦系数稳定性的影响
        5.2.3 热处理对Al20Si4Cu合金摩擦系数稳定性的影响
        5.2.4 轧制对Al20Si4Cu合金摩擦系数稳定性的影响
    5.3 Al20Si4Cu合金摩擦磨损表面形貌分析
        5.3.1 变质对Al20Si4Cu合金摩擦磨损表面形貌的影响
        5.3.2 冷却速率对Al20Si4Cu合金摩擦磨损表面形貌的影响
        5.3.3 热处理对Al20Si4Cu合金摩擦磨损表面形貌的影响
        5.3.4 轧制对Al20Si4Cu合金摩擦磨损表面形貌的影响
    5.4 Al20Si4Cu合金的摩擦磨损机理
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
个人简历
在读期间已发表和录用的学术论文



本文编号：4007916