喷射沉积连续挤压Al-20Si合金组织与性能研究

发布时间：2017-11-24 04:19

  本文关键词：喷射沉积连续挤压Al-20Si合金组织与性能研究

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【摘要】：过共晶铝硅合金具有很多优点,比如较低的密度、良好的热稳定性和优异的耐磨性等,可作为汽车行业和电子封装行业的理想材料,且随硅含量的增加,过共晶铝硅合金在耐磨性和物理性能上的优势更加明显,但同时其力学性能降低、加工性能变差的缺点也变得尤为突出,极大地限制了过共晶铝硅合金的普及与应用。喷射沉积连续挤压技术作为一项新兴的金属材料成形技术,在减少组织偏析、细化晶粒和解决难成形合金材料等方面具有巨大优势。本文利用实验室自行研制的喷射沉积连续挤压设备,对Al-20Si合金进行了以下试验。(1)使用定制的铸态Al-20Si作为试验材料,分别在450℃和650℃温度条件下对加热软化后的Al-20Si合金进行连续挤压试验,结果表明：由于铸态Al-20Si合金中粗大的初晶硅对基体产生了极大的变形抗力,合金在挤压过程中出现断裂和模腔充填不满的情况,证明对于铸态Al-20Si合金在不经过初晶硅细化预处理情况下,难以实现直接的连续挤压成型。(2)采用自制的喷射沉积连续挤压设备,在多种过热度条件下完成了Al-20Si合金的喷射沉积连续挤压试验,获得了φ8mm的铝合金杆件制品,分别对其显微组织、致密度、力学性能及其摩擦磨损性能进行研究。结果表明：喷射沉积连续挤压法可有效抑制初生硅的形核和生长,且随过热度的增加喷射沉积连续挤压Al-20Si合金的致密度同步增加,初生硅的尺寸不断减小且分布更加均匀,制备出铝硅合金中初生硅的尺寸约3～8μm,合金的力学性能也随过热度的增加而得到改善,其抗拉强度最大可达204MPa,断后延伸率最大可达7.2%,其耐磨性能相较铸态合金可提高2倍左右。(3)采用自制的喷射沉积连续挤压设备,在多种挤压比条件下完成了Al-20Si铝合金的喷射沉积连续挤压试验,分别对制品的显微组织、致密度和力学性能进行分析,结果表明：挤压比的增大可有效提高合金致密度,同时减小初晶硅的晶粒尺寸,且随挤压比的增大,铝硅合金的极限抗拉强度逐渐增大,挤压比为20时,极限抗拉强度最大可达213.7MPa。断后延伸率在挤压比为10时达到最大值(15.8%)。(4)分析和总结了喷射沉积连续挤压试验中常见的工艺失效模式,包括挤压摩擦力供应不足、堵头变形与断裂、压实轮的负面效应、模腔溢料等。同时,对喷射沉积连续挤压制品的缺陷成因,包括麻面、刮痕、起皮及裂口做等做出分析,并提供经试验验证后的有效改进措施。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG379;TG146.21

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本文编号：1220990