热处理对挤压态高硅铝合金初生硅形态影响的研究

发布时间：2016-08-03 17:03

  本文关键词：悬浮铸造、半固态铸造与固液混合铸造，由笔耕文化传播整理发布。

《南京理工大学》 2009年

热处理对挤压态高硅铝合金初生硅形态影响的研究

孙虎  

【摘要】： 高硅铝合金具有密度小、强度高、耐磨性好、良好的尺寸稳定性等优点,但是由于高硅铝合金中存在着粗大的初生硅,严重割裂了基体,恶化了材料的性能,限制了其工业应用。目前主要通过变质处理、半固态技术、悬浮铸造等来改善初生硅形态,但是这些手段存在效果不佳或是技术条件复杂、成本过高等缺点,不适合大规模工业生产。针对高硅铝合金初生硅组织多以板片状存在,并且分布不均匀,本文旨在通过对两种成分的高硅铝合金Al-25%Si以及Al-30%Si合金进行挤压变形来细化晶粒,使初生硅较均匀的分布,并且通过扩散加热、二次加热等手段以求获得细小圆整的初生硅颗粒,并对比具体的细化效果。 研究表明:挤压变形可以显著改善初生硅的组织形态,挤压前合金中存在缩孔的大块初生硅、有搭接的板片状初生硅、五星瓣状的初生硅在挤压时会因相互碰撞而发生断裂,同时在挤压时初生硅会发生长大的现象,含有更多粗大的初生硅的Al-30%Si合金的细化效果优于Al-25%Si合金;通过扩散加热处理,发现随着扩散加热温度的提高、保温时间的延长初生硅会逐渐长大,并且初生硅会发生钝化的现象,但是保温时间过长时初生硅出现搭接的现象,反而恶化初生硅的形态;在二次加热过程中,合金组织经历了共晶硅熔断、在未熔化α相的间隙中少量液相形成、液相体积扩大包围α相、α相完全熔化形成液相与初生硅颗粒共存的组织等几个阶段,在二次加热中初生硅会发生显著球化;二次加热对初生硅改善效果优于扩散加热的效果,但扩散加热后再进行二次加热时初生硅球化现象更明显,所以扩散加热处理后进行二次加热为最佳的处理方案。 本文利用挤压变形、扩散加热、二次加热等手段,对初生硅颗粒实现了细化、球化,并取得了良好的效果,具有很好的实用价值。本次试验对设备要求较低,简单可行,效果较佳,是探索初生硅形态改善的一种新的思路。

【关键词】：
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG131
【目录】：

摘要3-4

Abstract4-9

1 绪论9-22

1.1 引言9

1.2 铝硅合金的研究现状9-11

1.2.1 铝硅合金的分类9-10

1.2.2 铝硅合金的发展现状10-11

1.3 过共晶铝硅合金的组织与性能11-14

1.3.1 过共晶铝硅合金的成分与组织11

1.3.2 初生硅形态及生长机制11-12

1.3.3 过共晶铝硅合金的性能12-14

1.4 初生硅形态控制的研究现状14-18

1.4.1 变质细化法14-15

1.4.2 半固态成形法15-16

1.4.3 悬浮铸造法16-17

1.4.4 喷射沉积法17-18

1.4.5 超声波处理法18

1.5 变形在初生硅形态控制上的应用18-19

1.5.1 变形细化初生硅组织的机理18-19

1.5.2 变形工艺对组织性能的影响19

1.5.3 变形在初生硅形态控制中的应用现状19

1.6 选题意义及研究内容19-22

1.6.1 选题的科学意义及应用前景19-20

1.6.2 研究内容20-22

2 试验材料、设备及研究方法22-29

2.1 试验材料及制备22-24

2.1.1 试验原材料22

2.1.2 试验材料的制备22-24

2.2 挤压试验24

2.2.1 挤压试验材料和设备24

2.2.2 挤压试验工艺流程24

2.3 扩散加热处理24-25

2.4 二次加热处理25-26

2.4.1 二次加热的设备与工具25

2.4.2 二次加热的工艺25-26

2.4.3 二次加热的流程26

2.5 金相组织分析26-27

2.5.1 金相试样的制取26

2.5.2 金相的组织分析26-27

2.6 试验流程总结27-29

3 挤压变形对初生硅形态的影响29-39

3.1 变形的工艺参数29

3.2 初生硅组织在变形中形态的变化29-33

3.2.1 变形前后初生硅组织对比30-31

3.2.2 变形细化初生硅组织机制31-33

3.3 不同挤压温度对初生硅组织形态的影响33-37

3.3.1 不同挤压温度对Al-30%Si合金初生硅形态的影响33-35

3.3.2 不同挤压温度对Al-25%Si合金初生硅形态的影响35-37

3.4 不同成分挤压后初生硅细化效果对比37

3.5 本章小结37-39

4 扩散加热对初生硅形态的影响39-51

4.1 扩散加热处理工艺参数的确定39

4.2 扩散加热时间对初生硅形态的影响39-43

4.2.1 扩散加热时间对Al-30%Si合金初生硅形态的影响39-42

4.2.2 扩散加热时间对Al-25%Si合金初生硅形态的影响42-43

4.3 扩散加热温度对初生硅形态的影响43-47

4.3.1 扩散加热温度对Al-30%Si合金初生硅形态的影响43-46

4.3.2 扩散加热温度对Al-25%Si合金初生硅形态的影响46-47

4.4 不同变形工艺对扩散加热处理的影响47-49

4.5 扩散加热处理对初生硅的影响机理49-50

4.6 本章小结50-51

5 液固两相区二次加热对初生硅形态的影响51-67

5.1 二次加热工艺参数的确定51-54

5.1.1 液相线与固相线的确定51-52

5.1.2 液相体积分数的确定52-54

5.2 二次加热中组织的演变54-56

5.3 二次加热温度对初生硅形态的影响56-59

5.3.1 二次加热温度对Al-30%Si合金初生硅形态的影响56-58

5.3.2 二次加热温度对Al-25%Si合金初生硅形态的影响58-59

5.4 二次加热时间对初生硅形态的影响59-62

5.4.1 二次加热时间对Al-30%Si合金初生硅形态的影响59-61

5.4.2 二次加热时间对Al-25%Si合金初生硅形态的影响61-62

5.5 扩散加热处理对二次加热球化初生硅效果的影响62-64

5.6 二次加热中初生硅的球化与长大机制64-66

5.6.1 二次加热温度中初生硅球化机制64-65

5.6.2 二次加热温度中初生硅长大机制65-66

5.7 本章小结66-67

6 结论67-68

致谢68-69

参考文献69-73

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  本文关键词：悬浮铸造、半固态铸造与固液混合铸造，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：82423