均匀化处理对挤压态Al-4Si（-0.2Er）合金显微组织及性能的影响
发布时间：2021-03-05 00:45
为改变Al-Si合金中第二相的尺寸、形貌及分布,改善合金的电学和力学性能,选用稀土元素Er作为合金化元素,制备了Al-4Si、Al-4Si-0.2Er合金,探究了稀土Er及均匀化处理对挤压态Al-4Si、Al-4Si-0.2Er合金显微组织及电学、力学性能的影响。结果表明:稀土Er有利于促进固溶态Si的析出且形成新相Er Si2,增加了合金中第二相数量,弥散强化效果明显,提高了合金的力学性能,且导电率保持稳定。均匀化处理工艺为540℃×1 h炉冷的Al-4Si-0.2Er合金综合性能较强,均匀化处理促进了第二相的析出,同时减小了第二相尺寸,使其以颗粒状弥散分布,Al-4Si-0.2Er合金的导电率由挤压态的51.61%IACS提高至56.44%IACS,提高了9.4%,炉冷过程导致了合金的力学性能略有下降,抗拉强度为87.80 MPa,伸长率为35.9%,硬度为36.00 HV0.3。
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
均匀化处理前后Al-4Si-0.2Er合金的XRD图谱
图2是Al-4Si-0.2Er合金经540℃×1 h均匀化处理后的背散射SEM图及各点对应的EDS分析图谱。由于原子序数越大背散射电子越亮，而合金中各元素原子序数由大到小依次为:Er、Si、Al，所以图2(a,b)中白亮色部分是含Er的第二相，以短棒状、颗粒状分散在基体中，灰色块状物是共晶硅相，其余部分是#-Al相。结合EDS分析，点A的Al、Er原子比是4.43(图2(c))，略大于Al3Er的原子比3，因为受到基体Al的影响，导致Al含量偏高，结合XRD结果(图1)，可以认为该颗粒状白色第二相是Al3Er相。点B的EDS显示以Al、Si元素为主，几乎没有Er元素(图2(d))，可以认为该灰色颗粒相是共晶硅相。点C的Er、Si原子比是0.4(图2(e))，接近ErSi2的原子比0.5，结合XRD结果(图1)，可以认为该棒状白色第二相是ErSi2相。图3是均匀化处理前后的合金显微组织。图3(a)是挤压态Al-4Si合金的显微组织，经变形后共晶硅被挤碎，呈有棱角的短棒状、颗粒状，部分尺寸较小的颗粒有偏聚现象。Al-4Si合金经500℃×1 h均匀化处理后(图3(c))，共晶硅相数量明显增多，多为颗粒状和不规则多边形状，短棒形态消失，小颗粒附着在大颗粒周围，仍有偏聚现象。Al-4Si合金经过540℃×1 h均匀化处理后(图3(e))，组织中共晶硅相颗粒尺寸略有增大，但尺寸不均，呈弥散分布，偏聚现象消退，颗粒边缘的棱角钝化。
图3(b)是挤压态Al-4Si-0.2Er合金的显微组织，与挤压态Al-4Si合金相比，加Er后合金组织有所变化，合金第二相数量明显增加，存在偏聚现象，此时合金内部的第二相主要由共晶硅相、ErSi2相和Al3Er相组成。Al-4Si-0.2Er合金在500℃×1 h均匀化处理后(图3(d))，第二相颗粒尺寸略有增加，多呈短棒状、颗粒状，且尺寸不均，偏聚现象消失，呈弥散分布。当均匀化处理工艺为540℃×1 h时(图3(f)),Al-4Si-0.2Er合金组织中第二相颗粒尺寸减小，均匀弥散地分布在基体中。组织中有少数尺寸相对较大的颗粒，是经过挤压被挤碎的共晶硅高温后的粗化效果。均匀化处理温度升高，导致溶质原子Er、Si在基体中的固溶度升高，这些溶质原子在保温的过程中充分固溶到基体中，随后的炉冷过程中以富Si第二相的形式逐渐析出，降低了基体中的Si、Er原子的固溶量，进而净化基体。综合来看，添加稀土Er可增加合金第二相的种类和数量。挤压态Al-4Si、Al-4Si-0.2Er合金，经过均匀化处理后，组织更加均匀，第二相多呈颗粒状，弥散分布，尺寸较小，含Er的第二相在经过540℃×1 h均匀化处理后，析出效果更佳，细小而弥散的分布在基体中。2.2 试验合金的导电性及力学性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土钕对亚共晶铝硅合金组织及性能的影响[J]. 檀廷佐,姚正军,袁灿,徐军,魏东博. 机械工程材料. 2012(11)
[2]铝合金强化技术的研究现状及展望[J]. 陈守东,陈敬超,吕连灏. 材料导报. 2012(01)
博士论文
[1]溶体复合硼化处理及第二相形貌演变对铝合金导电率影响机制的研究[D]. 崔晓丽.山东大学 2016
硕士论文
[1]RE对Al-Si-Cu压铸铝合金组织与性能的影响[D]. 张银帅.西安理工大学 2017
[2]Cr、Zr、Er复合微合金化对Al-Mg-Mn合金组织与性能的影响[D]. 马小佳.哈尔滨工程大学 2017
本文编号：3064249
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
均匀化处理前后Al-4Si-0.2Er合金的XRD图谱
图2是Al-4Si-0.2Er合金经540℃×1 h均匀化处理后的背散射SEM图及各点对应的EDS分析图谱。由于原子序数越大背散射电子越亮，而合金中各元素原子序数由大到小依次为:Er、Si、Al，所以图2(a,b)中白亮色部分是含Er的第二相，以短棒状、颗粒状分散在基体中，灰色块状物是共晶硅相，其余部分是#-Al相。结合EDS分析，点A的Al、Er原子比是4.43(图2(c))，略大于Al3Er的原子比3，因为受到基体Al的影响，导致Al含量偏高，结合XRD结果(图1)，可以认为该颗粒状白色第二相是Al3Er相。点B的EDS显示以Al、Si元素为主，几乎没有Er元素(图2(d))，可以认为该灰色颗粒相是共晶硅相。点C的Er、Si原子比是0.4(图2(e))，接近ErSi2的原子比0.5，结合XRD结果(图1)，可以认为该棒状白色第二相是ErSi2相。图3是均匀化处理前后的合金显微组织。图3(a)是挤压态Al-4Si合金的显微组织，经变形后共晶硅被挤碎，呈有棱角的短棒状、颗粒状，部分尺寸较小的颗粒有偏聚现象。Al-4Si合金经500℃×1 h均匀化处理后(图3(c))，共晶硅相数量明显增多，多为颗粒状和不规则多边形状，短棒形态消失，小颗粒附着在大颗粒周围，仍有偏聚现象。Al-4Si合金经过540℃×1 h均匀化处理后(图3(e))，组织中共晶硅相颗粒尺寸略有增大，但尺寸不均，呈弥散分布，偏聚现象消退，颗粒边缘的棱角钝化。
图3(b)是挤压态Al-4Si-0.2Er合金的显微组织，与挤压态Al-4Si合金相比，加Er后合金组织有所变化，合金第二相数量明显增加，存在偏聚现象，此时合金内部的第二相主要由共晶硅相、ErSi2相和Al3Er相组成。Al-4Si-0.2Er合金在500℃×1 h均匀化处理后(图3(d))，第二相颗粒尺寸略有增加，多呈短棒状、颗粒状，且尺寸不均，偏聚现象消失，呈弥散分布。当均匀化处理工艺为540℃×1 h时(图3(f)),Al-4Si-0.2Er合金组织中第二相颗粒尺寸减小，均匀弥散地分布在基体中。组织中有少数尺寸相对较大的颗粒，是经过挤压被挤碎的共晶硅高温后的粗化效果。均匀化处理温度升高，导致溶质原子Er、Si在基体中的固溶度升高，这些溶质原子在保温的过程中充分固溶到基体中，随后的炉冷过程中以富Si第二相的形式逐渐析出，降低了基体中的Si、Er原子的固溶量，进而净化基体。综合来看，添加稀土Er可增加合金第二相的种类和数量。挤压态Al-4Si、Al-4Si-0.2Er合金，经过均匀化处理后，组织更加均匀，第二相多呈颗粒状，弥散分布，尺寸较小，含Er的第二相在经过540℃×1 h均匀化处理后，析出效果更佳，细小而弥散的分布在基体中。2.2 试验合金的导电性及力学性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土钕对亚共晶铝硅合金组织及性能的影响[J]. 檀廷佐,姚正军,袁灿,徐军,魏东博. 机械工程材料. 2012(11)
[2]铝合金强化技术的研究现状及展望[J]. 陈守东,陈敬超,吕连灏. 材料导报. 2012(01)
博士论文
[1]溶体复合硼化处理及第二相形貌演变对铝合金导电率影响机制的研究[D]. 崔晓丽.山东大学 2016
硕士论文
[1]RE对Al-Si-Cu压铸铝合金组织与性能的影响[D]. 张银帅.西安理工大学 2017
[2]Cr、Zr、Er复合微合金化对Al-Mg-Mn合金组织与性能的影响[D]. 马小佳.哈尔滨工程大学 2017
本文编号：3064249
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3064249.html
教材专著
