铁含量对喷射沉积连续挤压高硅铝合金组织和性能的影响

发布时间：2020-03-28 23:27

【摘要】：采用喷射沉积连续挤压(SC)技术和传统铸造技术分别制备了Al-20Si-xFe(x=0、2、3、4、5wt.%)五种不同成分的高硅铝合金。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、万能拉伸试验机、Gleeble-3500型热模拟试验机、销-盘式摩擦磨损仪等测试设备对这五种合金的微观组织、室温和高温力学性能进行研究分析。研究表明,铸态合金中存在的富铁相主要是β-Al_5FeSi和δ-Al_3FeSi_2相,而在SC态合金中存在的富铁相主要是β-Al_9Fe_2Si_2和δ-Al_9FeSi_3相。SC态过共晶Al-Si-Fe合金组织与传统铸态相比较,组织中的Si颗粒得到有效细化,且分布更加均匀;富铁相尺寸也得到较大程度的减小,同时合金中的富铁相沿平行于挤压方向(即轴向)进行排布。随着Fe含量的增加合金中初晶硅颗粒的尺寸均呈现逐渐减小的趋势。合金中添加Fe元素与未添加Fe元素的合金相比较,添加Fe元素的合金拉伸性能得到大幅度的提高,合金的抗拉强度的提高尤为明显。SC技术将铸态Al-20Si合金的抗拉强度从91MPa提高至192MPa,添加2wt.%Fe元素之后SC态Al-20Si合金抗拉强度提高至210MPa。与铸态合金相比较,SC态合金室温抗拉强度是铸态合金的2倍。随着Fe含量从2wt.%增加至5wt.%时,SC态合金的室温抗拉强度由210MPa增加至367MPa,断裂延伸率则由2.89%降低至0.52%。SC态合金室温拉伸性能与高温拉伸性能相比较,室温的抗拉强度远高于高温抗拉强度,约为高温抗拉强度的1.5倍,但是室温断裂延伸率仅为高温断裂延伸率的15%左右。随着Fe含量的增加合金高温抗拉强度也随之增加,由142MPa增加至192MPa;断裂延伸率则由11.4%降低至7.2%。SC技术能够提高合金的磨损性能。SC技术制备的合金耐磨性能和铸态合金相比较得到很大提升。与铸态相比较,SC态合金磨损率小于铸态的50%。并且随着合金中Fe元素的增加SC态合金的磨损率在不断的降低。与合金高温磨损率相比较,室温耐磨性能更好,在Fe元素含量为4%时,合金室温高温的磨损率十分接近。
【图文】：

合金相图,合金相图

初晶 Si 在 -Al 基体中的存在形貌与制备的技术息息相关，传统合金主要呈粗大的板块状、字母形、规则的带有尖锐棱角的多边着 Si 含量的增加在金相组织中能观察到的 Si 相以各式各样的形大。共晶 Si 比初晶 Si 小得多，但也是以长条状的形貌存在于合晶 Si 以较大尺寸带有尖角的多边形存在于合金基体中，将 Al出易形成较大应力集中，能够使得粗大 Si 颗粒中原本存在的微严重影响合金的综合机械性能，限制其应用[13, 14]。因此，开始研相的形貌尺寸，达到提高合金力学性能和加工性能的目的。高硅性等性能的变化与合金基体中分散嵌入的硬质第二相硅颗粒的体布密不可分[15]。要通过添加变质剂、喷射沉积与热挤压复合致密[16, 17]、离心铸造金[20]以及半固态铸造[21]等技术来细化初晶 Si 颗粒，，制备 Al-Si 合塞等耐磨零部件[22]。

铁含量对喷射沉积连续挤压高硅铝合金组织和性能的影响

磨损分类Fig.1.2Classificationwear
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.21

【参考文献】