微量元素对Al-Si-Cu合金组织及性能影响的研究

发布时间：2017-10-14 15:35

  本文关键词：微量元素对Al-Si-Cu合金组织及性能影响的研究

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【摘要】：本课题来源于企业生产中遇到的实际问题。针对废旧铝合金杂质元素较多,重熔后力学性能差等问题,本课题通过采用微合金化的方法,在Al-Si-Cu合金废料重熔过程中分别加入不同含量的Zr、Sr以及RE元素,研究了各微量元素对Al-Si-Cu合金铸态及热处理态组织及性能的影响规律,取得结果如下：铸态条件下,随着Zr含量增加,Al-Si-Cu合金中共晶Si以及Al2Cu相形貌无明显变化,然而当Zr含量继续增加到0.278wt.%时,合金中析出大量粗大板条状相,EDS半定量分析该相可能为AlsSiZr2和Al5Si(ZrTi)2相。Sr含量逐渐增加使得合金中共晶Si由板条状变成细小短棒状,最后转变成细小纤维点状；Sr含量增加还使得合金中富Cu相偏聚于枝晶间并促进骨状Fe相的形成。微量的RE能使合金中部分板条状共晶Si发生弯曲及断裂,形成细小颗粒状或棒状团簇。合金经过T4及T6热处理后,共晶Si发生溶解、粒化以及粗化长大。含Zr合金中析出的初生AlSiZr及AlSiZrTi相具有高温稳定性,热处理后依然以粗大板条状不均匀地分布在基体中。Sr变质后的合金经过热处理后,共晶Si颗粒变得细小和圆整,分布更加均匀,但是合金中的针状Fe相数量有所增加。含RE合金经过热处理后,共晶Si颗粒及α(A1)的尺寸有所减小。随着Zr含量增加,合金拉伸强度呈先增后减的趋势,含0.1wt.%Zr铸态合金出现最大拉伸强度(235Mpa)。经过T4及T6热处理后,含0.05wt.%Zr合金拉伸强度最大,较未加入Zr的合金分别提升了14.6%和20.6%。加入0.0134wt.%Sr变质后,合金强度提升最明显,铸态、T4态及T6态拉伸强度分别达到263.3MPa、345.7MPa及373.3Mpa,但Sr变质对Al-Si-Cu合金韧性影响不明显。微量RE对合金强度提升不显著,铸态、T4态及T6态最大拉伸强度分别为250Mpa、 333Mpa及361.3Mpa,较未加RE合金分别仅提高3.1%、5.7%及6.5%。探讨了Sr改变Al-Si-Cu合金中富Fe相形貌的机理：Sr变质过程中,通过改变Cu原子的富集及分布,促使针状Fe相转变成鱼骨状,但是经过热处理后,由于合金中的Cu原子富集程度减弱,改善针状Fe相形貌的效果会明显下降。
【关键词】：微量元素 Al-Si-Cu合金 微观组织 拉伸强度
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 废铝的来源及精炼处理13-15
• 1.2.1 废铝的来源及分类13-14
• 1.2.2 废铝的精炼处理14-15
• 1.3 再生铝合金的研究现状15-16
• 1.4 Al-Si-Cu合金16-17
• 1.5 微量元素在铸造铝合金中的作用17-19
• 1.6 铝合金强化方法19-21
• 1.7 本课题的意义及研究内容21-22
• 第二章 试验材料与方法22-28
• 2.1 试验技术路线22-23
• 2.2 试验材料及过程23-24
• 2.2.1 试验材料23
• 2.2.2 试验主要设备23-24
• 2.2.3 试验过程24
• 2.3 样品分析检测方法24-28
• 2.3.1 金相样品制备24-25
• 2.3.2 显微组织及物相分析25
• 2.3.3 差示扫描量热分析25-26
• 2.3.4 性能检测26-28
• 第三章 微量元素对铸态Al-Si-Cu合金组织的影响28-46
• 3.1 Zr对铸态Al-Si-Cu合金组织的影响28-35
• 3.1.1 合金组织形貌分析28-33
• 3.1.2 铸态合金DSC分析33-35
• 3.2 Sr对铸态Al-Si-Cu合金组织的影响35-41
• 3.2.1 合金组织形貌分析35-39
• 3.2.2 铸态合金DSC分析39-41
• 3.3 RE对铸态Al-Si-Cu合金组织的影响41-45
• 3.3.1 合金组织形貌分析41-43
• 3.3.2 铸态合金DSC分析43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 微量元素对热处理态Al-Si-Cu合金组织的影响46-57
• 4.1 Zr对热处理态Al-Si-Cu合金组织的影响46-51
• 4.1.1 合金T4态组织形貌分析46-49
• 4.1.2 合金T6态组织形貌分析49-51
• 4.2 Sr对热处理态Al-Si-Cu合金组织的影响51-53
• 4.2.1 合金T4态组织形貌分析51-52
• 4.2.2 合金T6态组织形貌分析52-53
• 4.3 RE对热处理态Al-Si-Cu合金组织的影响53-56
• 4.3.1 合金T4态组织形貌分析53-55
• 4.3.2 合金T6态组织形貌分析55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 微量元素对Al-Si-Cu合金性能的影响57-70
• 5.1 微量元素对Al-Si-Cu合金硬度的影响57-59
• 5.2 微量元素对Al-Si-Cu合金拉伸强度及伸长率的影响59-64
• 5.2.1 Zr对Al-Si-Cu合金拉伸强度及伸长率的影响59-61
• 5.2.2 Sr对Al-Si-Cu合金拉伸强度及伸长率的影响61-63
• 5.2.3 RE对Al-Si-Cu合金拉伸强度及伸长率的影响63-64
• 5.3 合金断口形貌分析64-68
• 5.3.1 Zr含量不同的合金断口形貌分析64-66
• 5.3.2 Sr含量不同的合金断口形貌分析66-67
• 5.3.3 RE含量不同的合金断口形貌分析67-68
• 5.4 本章小结68-70
• 第六章 结论70-72
• 参考文献72-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士期间发表的学术论文及获得奖励80-82
• 1 学术论文80
• 2 奖励80-82
• 附件82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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本文编号：1031861