A356铝合金轮毂热处理工艺及冲击失效分析研究

发布时间：2017-08-12 03:04

  本文关键词：A356铝合金轮毂热处理工艺及冲击失效分析研究

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【摘要】：随着世界能源危机的加重,汽车轻量化的需求不断增强,同时汽车运行过程中的平稳性和安全性使得人们对轮毂的冲击性能提出了更高的要求。在这种背景下,本文对A356铝合金轮毂进行了热处理工艺以及冲击性能的研究工作,为实际铝合金轮辐的生产提供了理论指导。本文主要研究了固溶处理工艺、时效处理工艺对A356铝合金力学性能的影响。通过测试铝合金试样的拉伸性能,观察断口形貌、金相组织及透射组织优化出了最佳的热处理工艺。利用有限元模拟方法分析了铝合金轮毂在13°冲击试验中的薄弱位置,并通过实际的冲击试验进行了验证。对比分析了不用型号不同结构铝合金轮毂的冲击性能、断口形貌、断口附近的金相组织以及轮辐的拉伸性能,找出了影响铝合金轮毂冲击性能的主要因素。分析结果表明,A356铝合金经540°C固溶处理5 h后,其性能最佳,抗拉强度为268 MPa,屈服强度为150 MPa,延伸率为13.7%。最佳的时效处理工艺为155°C处理4 h,此时,抗拉强度为299 MPa,屈服强度为199 MPa,延伸率为12.8%。双级时效工艺可以在相对较短的时间里使铝合金达到较高的强度值和较好的延伸率,这是由于在一级时效处理过程中G.P.区为后续β?相的析出提供了有利的形核位置,有效强化了铝合金基体。13°冲击试验结果表明,影响铝合金轮毂冲击性能的因素包括轮毂的结构、铸造质量、组织状态等。铸造过程中产生的缩松缺陷、后续变质处理不理想、组织中存在共晶硅偏析和针状铁相大大削弱了铝合金轮毂13°冲击性能。提高铝合金轮辐的低压铸造质量、合理使用变质剂、采用双轮辐结构或加强轮辐部位可以有效改善冲击性能。
【关键词】：A356铝合金 轮毂 固溶处理 时效处理 冲击性能
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG166.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 铝合金轮毂发展简介11
• 1.3 铝合金轮毂的成型方法11-16
• 1.3.1 低压铸造成型11-12
• 1.3.2 金属型重力铸造成型12-13
• 1.3.3 差压铸造成型13-14
• 1.3.4 真空压铸成型14
• 1.3.5 挤压铸造成型14-15
• 1.3.6 半固态模锻成型15-16
• 1.3.7 热旋压成型16
• 1.4 A356铝合金研究现状16-22
• 1.4.1 A356铝合金中各化学元素的作用16-18
• 1.4.2 A356铝合金热处理强化机理18-20
• 1.4.3 国内铝合金热处理工艺研究现状20-21
• 1.4.4 常见的铝合金轮毂铸造缺陷21-22
• 1.5 常用的轮毂安全性检测手段22-24
• 1.5.1 13 °冲击试验22-23
• 1.5.2 动态径向疲劳试验23-24
• 1.5.3 动态弯曲疲劳试验24
• 1.6 课题来源及主要研究内容24-26
• 第2章 试验材料与方法26-30
• 2.1 试验材料26
• 2.2 热处理工艺的制定26-27
• 2.3 微观组织及断口观察27
• 2.4 力学性能测试27-28
• 2.5 13°冲击破坏实验28-30
• 第3章 不同热处理工艺对A356铝合金性能和组织的影响30-42
• 3.1 不同固溶处理工艺对A356铝合金性能和组织的影响30-34
• 3.2 不同时效工艺对A356铝合金性能和组织的影响34-40
• 3.3 本章小结40-42
• 第4章 A356铝合金轮毂 13°冲击失效研究42-52
• 4.1 A356铝合金轮毂 13°冲击失效模拟研究42-43
• 4.2 A356铝合金轮毂实际 13°冲击失效分析43-49
• 4.3 改进铸造A356铝合金轮毂冲击性能的建议49-50
• 4.6 本章小结50-52
• 结论52-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果57-58
• 致谢58

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