高强韧铸造亚共晶Al-Si-Cu合金成分和组织调控及固相连接
发布时间：2023-04-26 02:06
Al-Si-Cu合金是当前工业领域应用最为广泛的铝合金。由于其密度低、比强度高、热膨胀系数低以及耐腐蚀好等优点常作为一类功能材料,被应用于发动机缸体、汽缸盖以及底盘等零部件中,并且近年来对于Al-Si-Cu合金的强韧化的需求日益增多,引发了研究人员的持续关注;同时随着近年来具有仿生结构的功能性铝合金的应用越来越广泛,对此类合金固相连接的需求也随之增多。这使得有关Al-Si-Cu合金的成分优化、变质以及对其实现高质量的固相连接的研究具有重大的实际意义。然而,各种微量元素对亚共晶Al-Si-Cu合金组织凝固行为的影响仍不清楚,并缺乏通过微合金化方法开发的高强韧铸造Al-Si-Cu合金,同时对于Al-Si-Cu合金的组织调控剂也需要进一步研究以实现全面组织调控及细化。另外现今的铸造铝合金强度较低,塑性不足,无法满足搅拌摩擦连接的需求。因此亟待通过成分优化设计以及多重组织同时调控的方法开发出一种高强韧的铸造亚共晶Al-Si-Cu,并对其实现固相连接。本文研究了微量合金元素对亚共晶Al-Si合金液固转变和显微组织的影响规律,探究了Fe BSi非晶晶化后产生的原位纳米晶对多元亚共晶Al-Si合金多...
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题意义
1.2 铸造Al-Si合金的组织细化及强韧化机制
1.2.1 Al-Si合金的微观组织结构
1.2.2 Al-Si合金的强韧化机制
1.2.3 优化Al-Si合金力学性能的方法
1.3 非晶合金的发展以及在铝合金中的应用
1.3.1 非晶的制备与发展
1.3.2 非晶在铝合金中的应用
1.4 铸造Al-Si合金固相连接的研究及发展现状
1.4.1 搅拌摩擦连接原理以及特点
1.4.2 铸造Al-Si合金搅拌摩擦连接的研究及发展现状
1.5 研究内容
第2章 实验方法
2.1 实验材料
2.2 研究方法
2.2.1 非晶合金的制备
2.2.2 亚共晶Al-Si-Cu合金的成分优化
2.2.3 Fe系非晶调控处理亚共晶Al-Si-Cu合金
2.2.4 热处理实验
2.2.5 铸造亚共晶Al-Si-Cu合金的连接工艺实验
2.3 实验样品的微观表征
2.3.1 金相组织分析
2.3.2 扫描电子显微镜分析
2.3.3 透射电子显微镜分析
2.4 实验样品的力学性能测试
2.4.1 室温拉伸性能测试
2.4.2 高温拉伸性能测试
2.4.3 连接接头显微硬度测试
2.5 技术路线
第3章 亚共晶Al-Si-Cu合金的成分优化设计及其对液固转变和显微组织的影响规律
3.1 引言
3.2 亚共晶铝硅合金中镁元素成分优化设计
3.2.1 不同Mg含量的亚共晶Al-7Si-4Cu合金的凝固组织分析
3.2.2 微量Mg优化对亚共晶Al-7Si-4Cu合金析出相的影响
3.2.3 不同Mg含量亚共晶Al-7Si-4Cu合金的力学性能分析
3.3 亚共晶铝硅铜镁合金中钛元素成分优化设计
3.3.1 不同Ti含量亚共晶Al-7Si-4Cu-0.3Mg合金的凝固组织分析
3.3.2 不同Ti含量亚共晶Al-7Si-4Cu-0.3Mg合金的力学性能分析
3.4 Sb元素对亚共晶铝硅铜镁合金凝固组织和力学性能的影响规律
3.4.1 Sb对 Al-7Si-4Cu-0.3Mg合金的微观组织及凝固行为影响
3.4.2 不同Sb含量Al-7Si-4Cu-0.3Mg合金的力学性能分析
3.5 Al-7Si-4Cu成分设计及其优化路径
3.6 本章小结
第4章 原位纳米晶调控亚共晶Al-Si-Cu合金液固转变行为及对显微组织的影响规律
4.1 引言
4.2 FeBSi非晶调控亚共晶铝硅合金的组织演变规律
4.3 FeBSi调控亚共晶铝硅合金的凝固行为及组织细化机理
4.4 纳米晶调控对亚共晶铝硅合金的力学性能的影响规律
4.5 纳米晶调控亚共晶铝硅合金的强化机制分析
4.6 本章小结
第5章 高强铸造铝硅铜合金的固相连接组织及强韧化机制
5.1 引言
5.2 固相连接对亚共晶铝硅合金组织形貌的影响
5.2.1 连接工艺参数对连接缝宏观形貌的影响
5.2.2 搅拌摩擦连接对亚共晶铝硅合金微观组织的影响规律
5.3 搅拌摩擦连接连接接头力学性能研究
5.3.1 连接接头拉伸性能及断口形貌分析
5.3.2 连接接头显微硬度分布规律
5.4 固相连接影响铸造铝硅铜合金力学性能的作用机制
5.4.1 连接接头强塑性机理分析
5.4.2 连接接头显微硬度分布特征机理分析
5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
本文编号：3801515
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题意义
1.2 铸造Al-Si合金的组织细化及强韧化机制
1.2.1 Al-Si合金的微观组织结构
1.2.2 Al-Si合金的强韧化机制
1.2.3 优化Al-Si合金力学性能的方法
1.3 非晶合金的发展以及在铝合金中的应用
1.3.1 非晶的制备与发展
1.3.2 非晶在铝合金中的应用
1.4 铸造Al-Si合金固相连接的研究及发展现状
1.4.1 搅拌摩擦连接原理以及特点
1.4.2 铸造Al-Si合金搅拌摩擦连接的研究及发展现状
1.5 研究内容
第2章 实验方法
2.1 实验材料
2.2 研究方法
2.2.1 非晶合金的制备
2.2.2 亚共晶Al-Si-Cu合金的成分优化
2.2.3 Fe系非晶调控处理亚共晶Al-Si-Cu合金
2.2.4 热处理实验
2.2.5 铸造亚共晶Al-Si-Cu合金的连接工艺实验
2.3 实验样品的微观表征
2.3.1 金相组织分析
2.3.2 扫描电子显微镜分析
2.3.3 透射电子显微镜分析
2.4 实验样品的力学性能测试
2.4.1 室温拉伸性能测试
2.4.2 高温拉伸性能测试
2.4.3 连接接头显微硬度测试
2.5 技术路线
第3章 亚共晶Al-Si-Cu合金的成分优化设计及其对液固转变和显微组织的影响规律
3.1 引言
3.2 亚共晶铝硅合金中镁元素成分优化设计
3.2.1 不同Mg含量的亚共晶Al-7Si-4Cu合金的凝固组织分析
3.2.2 微量Mg优化对亚共晶Al-7Si-4Cu合金析出相的影响
3.2.3 不同Mg含量亚共晶Al-7Si-4Cu合金的力学性能分析
3.3 亚共晶铝硅铜镁合金中钛元素成分优化设计
3.3.1 不同Ti含量亚共晶Al-7Si-4Cu-0.3Mg合金的凝固组织分析
3.3.2 不同Ti含量亚共晶Al-7Si-4Cu-0.3Mg合金的力学性能分析
3.4 Sb元素对亚共晶铝硅铜镁合金凝固组织和力学性能的影响规律
3.4.1 Sb对 Al-7Si-4Cu-0.3Mg合金的微观组织及凝固行为影响
3.4.2 不同Sb含量Al-7Si-4Cu-0.3Mg合金的力学性能分析
3.5 Al-7Si-4Cu成分设计及其优化路径
3.6 本章小结
第4章 原位纳米晶调控亚共晶Al-Si-Cu合金液固转变行为及对显微组织的影响规律
4.1 引言
4.2 FeBSi非晶调控亚共晶铝硅合金的组织演变规律
4.3 FeBSi调控亚共晶铝硅合金的凝固行为及组织细化机理
4.4 纳米晶调控对亚共晶铝硅合金的力学性能的影响规律
4.5 纳米晶调控亚共晶铝硅合金的强化机制分析
4.6 本章小结
第5章 高强铸造铝硅铜合金的固相连接组织及强韧化机制
5.1 引言
5.2 固相连接对亚共晶铝硅合金组织形貌的影响
5.2.1 连接工艺参数对连接缝宏观形貌的影响
5.2.2 搅拌摩擦连接对亚共晶铝硅合金微观组织的影响规律
5.3 搅拌摩擦连接连接接头力学性能研究
5.3.1 连接接头拉伸性能及断口形貌分析
5.3.2 连接接头显微硬度分布规律
5.4 固相连接影响铸造铝硅铜合金力学性能的作用机制
5.4.1 连接接头强塑性机理分析
5.4.2 连接接头显微硬度分布特征机理分析
5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
本文编号：3801515
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