A390铝合金半固态成型组织和性能研究

发布时间：2017-10-31 20:03

  本文关键词：A390铝合金半固态成型组织和性能研究

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【摘要】：A390铝合金属于过共晶铝硅合金,这类合金具有良好的力学性能、耐磨性、耐蚀性、低的线膨胀系数以及好的铸造成型性。此外铝合金材料的密度低,将其代替钢运用于机车,可大大减轻车体的重量,这将大大减少机车对原油的需求,因而在西方发达国家铝合金代替钢材在汽车上的比重逐年增加,我国也早已注重发展汽车用铝,以减少我国对国外石油资源的过分依赖。就成型方式来说,要尽可能的减少机加工量,这样也可减少材料的浪费。半固态成型是一种近净成型方式,它是一种介于液态和固态之间的成型方式,它在成型时同时具有液态金属好的流动性可充分填充模具,同时具有固态金属好的尺寸稳定性,因此此种成型方式具有近净成型、缺陷少、力学性能高、生产效率高、污染少等优点。将过共晶铝合金良好的性能和半固态成型技术相结合,将利于生产出力学性能好、机加工量少、形状复杂的零部件。因此,本文以A390铝合金半固态成型过程为研究对象,主要研究其二次加热工艺、热处理工艺以及变质处理对A390铝合金材料的微观组织和性能的影响,并且从相关的理论公式和微观角度重点研究产生此种组织的深层次原因。通过对各个生产环节的工艺进行研究,综合考虑其对材料最终组织和性能的影响制定出最佳的生产工艺。研究结果表明：A390铝合金在二次加热过程经历了合并长大和Ostwald熟化长大两个过程,二个过程都促使材料的组织长大并粗化,要想控制材料组织长大,必须严格控制电磁感应加热的加热功率和加热温度,最好的加热功率和加热时间分别为7.3kw和540℃,此时材料的微观组织最细小且整体分布均匀,力学性能也最好,生产效率也最高。通过对合金的进行T6固溶处理发现,在500℃固溶8小时,材料晶间富Cu的二次相会很好的固溶基体中,温度过高会产生过烧。强化是三种强化机制(细晶强化、固溶强化、沉淀强化)相互协调的结果,只有达到最佳配合才能有最高的强化效果。通过研究Sr变质剂在半固态成型过程中的影响发现：Sr只对共晶硅有细化效果,对初晶硅没有细化效果,并且由于材料中本身含有P变质剂,Sr会对P变质剂细化初晶硅的作用产生负面影响,导致初晶硅颗粒长大。Sr是一种长效变质剂,在二次加热过程中其还有控制共晶硅长大的作用,但要考虑其对P的负面影响,综合各方面的影响决定Sr在A390铝合金中最佳用量。
【关键词】：A390铝合金 过共晶铝硅合金 二次加热 固溶处理 强化机制 变质剂
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21;TG249
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 引言10-11
• 1 文献综述11-22
• 1.1 Al-Si系国内外研究进展11-13
• 1.1.1 铝硅合金特点11-12
• 1.1.2 Al-Si合金组织12-13
• 1.2 过共晶Al-Si合金性能13-15
• 1.2.1 铸造性能14
• 1.2.2 机械性能14
• 1.2.3 物理性能14
• 1.2.4 耐磨性能14-15
• 1.2.5 切削性能15
• 1.2.6 机械性能较低15
• 1.3 铝合金半固态成型技术15-16
• 1.4 铝合金A390半固态成型组织控制基础16-19
• 1.4.1 微合金化对组织的影响16-18
• 1.4.2 二次加热过程18-19
• 1.4.3 热处理制度对组织的影响19
• 1.5 课题的目的与意义19-21
• 1.5.1 课题背景19-20
• 1.5.2 课题目的20-21
• 1.6 项目支撑21
• 1.7 技术支撑21-22
• 2 实验内容及方案22-31
• 2.1 研究内容22
• 2.2 实验材料的制备22
• 2.3 研究方法与设备22-25
• 2.3.1 半固态重熔电磁感应加热工艺与热备22-23
• 2.3.2 半固态重熔电阻炉加热设备23-24
• 2.3.3 半固态模锻设备24
• 2.3.4 热处理方法与设备24-25
• 2.3.5 半连续铸造使用设备25
• 2.4 研究方案设计25-28
• 2.5 显微组织分析28-29
• 2.5.1 金相显微分析28-29
• 2.5.2 扫描电子显微镜观察29
• 2.6 力学性能测试29-31
• 2.6.1 硬度测试29
• 2.6.2 拉伸力学性能测试29-31
• 3. 二次加热工艺对A390铝合金组织和性能的影响31-44
• 3.1 A390铝合金的铸态组织特征31-32
• 3.2 二次加热制度对材料组织的影响的影响32-39
• 3.2.1 电磁感应二次加热功率对材料组织的影响32-35
• 3.2.2 二次加热温度对材料组织的影响35-38
• 3.2.3 电磁感应二次加热与电阻炉二次加热对比38-39
• 3.3 二次加热制度对材料力学性能的影响39-42
• 3.3.1 二次加热温度对材料宏观力学性能的影响39-41
• 3.3.2 不同二次加热温度下的拉伸断口特征41-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 热处理工艺对A390铝合金组织和性能的影响44-51
• 4.1 半固态A390铝合金热处理工艺的制定44-45
• 4.2 固溶制度对材料微观组织的影响45-46
• 4.3 固溶制度对晶间二次相的影响46-48
• 4.4 热处理制度对材料力学性能的影响48-50
• 4.5 本章结论50-51
• 5. 变质剂对A390铝合金半固态成型组织和性能的影响51-59
• 5.1 变质剂Sr对坯料组织的影响51-54
• 5.2 Sr对二次加热材料组织和性能的影响54-57
• 5.3 本章结论57-59
• 结论59-61
• 参考文献61-66
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果66-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：1123526