高强韧铸造Al-Si-Cu-Mg合金组织性能研究

发布时间：2017-11-15 06:10

  本文关键词：高强韧铸造Al-Si-Cu-Mg合金组织性能研究

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【摘要】：铸造Al-Si-Cu-Mg系合金作为传统的金属材料,在目前汽车行业低能耗,节能减排,以及绿色环保的需求下,由于其密度小、质量轻、耐磨性好、特别是良好的流动补缩性能使其适合成型结构复杂的大体积零部件,而被广泛地应用于航空、航天、汽车、机械等行业来代替质量较高的钢铁材料,以达到轻量化要求。然而传统Al-Si-Cu-Mg系合金的力学性能不佳,无法满足对于力学性能要求较高的汽车承重零部件的安全使用要求。为提高传统铸造Al-Si-Cu-Mg系合金的力学性能,本文通过研究主合金化元素含量、变质剂Al-Sr和细化剂AI-Ti-B的添加、不同浇注温度下的电磁搅拌工艺对不同热处理制度下合金组织和力学性能的影响,得到了具有良好综合力学性能的铸造Al-Si-Cu-Mg合金。首先,为探索铸造铝硅合金中主要合金元素对合金力学性能的影响,采用正交实验分析了在5%-7%Si,1%-3% Cu,0.3%-0.9% Mg范围内的合金化元素交互作用对F、T4、T6热处理状态下力学性能的影响,结果显示采用495℃×8h+170℃×8h的T6热处理后,成分为Al-6Si-3Cu-0.3Mg合金具有较优的综合力学性能,抗拉强度为382.0lMpa,延伸率为3.82%。其次,调整了Al-5Sr变质剂在合金中的含量,0.04%Sr含量可使铸态合金中共晶硅的形貌由粗大的条块状组织转化为细小弥散的纤维状组织,并在T6热处理后使共晶硅相充分圆整化,过多的Sr含量会在晶界处产生2-5μm的多边形Al2Si2Sr化合物对合金性能产生不利影响。进一步调整细化剂Al-4Ti-B的添加量,在0.15%Ti含量时可有效细化α-Al晶粒。最后,研究了0/10/20A电磁搅拌强度下760-605℃范围内不同浇注温度对合金组织和力学性能的影响,由断口形貌发现合金均沿低熔点共晶相进行裂纹扩展,随着浇注温度提高初生a-Al一次枝晶长度增长,对合金力性有负面影响。采用20A电磁搅拌在685℃浇注可使合金获得抗拉强度为392.53MPa,延伸率为3.91%的较优综合力学性能。
【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】：TG292;TG146.21

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本文编号：1188630