Sc改性Al-Si铸锻合金的组织与性能研究

发布时间：2017-07-14 04:22

  本文关键词：Sc改性Al-Si铸锻合金的组织与性能研究

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【摘要】：微量Sc对铝合金的组织与性能有显著的改善作用,因此含Sc铝合金得到了人们极大的关注和研究。本文在A356合金的基础上,通过成分调整,自制适合铸锻复合成形技术的Al-Si铸锻合金。将微量Sc添加到Al-Si铸锻合金中,研究Sc对Al-Si铸锻合金组织与性能的影响,对研制高强轻质Al-Si合金材料具有重要的理论和实用价值。本文设计了5组不同Sc改性的Al-3.0Si-0.45Mg-0.45Cu-0.15Ti合金,通过金相显微镜、场发射扫描电镜与能谱分析、场发射透射电子显微镜以及万能试验机等分析手段,并对本实验合金T6热处理工艺、变形处理工艺进行了设计,研究不同Sc含量对Al-Si铸锻合金的铸态、T6态组织与性能的影响,以及变形处理对合金组织与性能的影响。研究结果表明：随着Sc含量的增加,本实验合金铸态组织逐渐细化,树枝晶逐渐向等轴晶转变,含Sc为0.20%的合金晶粒细小,平均尺寸在50μm左右,同时铸态合金力学性能也有不同程度的提高,但不明显,铸态合金拉伸断口主要以脆性断裂为主；Sc含量对本合金T6态力学性能产生了较大的影响,含Sc为0.20%的合金抗拉强度达到304.4MPa,断后延伸率达到14.8%,硬度为104.5HBS,合金拉伸断口偏向于韧性断裂,本合金T6态综合力学性能较佳,远超过A356合金力学性能；通过对本实验合金进行15%的锻打变形后,合金组织缺陷得到改善,使得合金综合力学性能得到进一步提高,尤其塑性提高较为明显,含Sc为0.20%的合金变形后断后延伸率达到17.3%,在塑性方面达到变形铝合金的水平。变形后合金拉伸断口形貌比T6态断口形貌更佳。对本Al-Si铸锻合金组织分析可发现,合金中有Ti存在的条件下,更能发挥Sc元素的作用。铸态合金中能形成初生Al3(Sc,Ti)相,成为形核核心,细化晶粒。时效后析出的次生Al3(Sc,Ti)相起到沉淀强化作用,从而提高合金的综合力学性能。
【关键词】：Al-Si铸锻合金 Sc 热处理 综合力学性能 变形
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-32
• 1.1 引言16-17
• 1.2 Al合金简述17-24
• 1.2.1 变形A1合金17-20
• 1.2.2 铸造Al合金20-23
• 1.2.3 Al合金的强化23-24
• 1.3 铸锻复合成形技术24-26
• 1.3.1 铸锻复合成形技术的优点25-26
• 1.3.2 Al-Si铸锻合金的特点26
• 1.4 Sc改性Al合金26-30
• 1.4.1 Sc的性质及发展27
• 1.4.2 Sc在Al合金中的作用27-29
• 1.4.3 Sc与其他合金元素的联合作用29-30
• 1.5 本课题研究的主要内容30-32
• 1.5.1 课题研究目的30-31
• 1.5.2 课题研究内容31
• 1.5.3 本课题创新点31-32
• 第二章 实验材料及实验方法32-40
• 2.1 实验总体方案32
• 2.2 实验合金的制备32-36
• 2.2.1 合金成分设计32-33
• 2.2.2 合金的制备33-36
• 2.3 实验方法36-40
• 2.3.1 组织观察36-38
• 2.3.2 性能测试38-40
• 第三章 微量Sc对Al-Si铸锻合金铸态组织与性能的影响40-48
• 3.1 微量Sc对铸态合金组织的影响40-43
• 3.1.1 金相组织观察40-41
• 3.1.2 铸态合金SEM观察及EDS分析41-43
• 3.2 微量SC对铸态合金性能的影响43-45
• 3.2.1 不同Sc含量下铸态合金拉伸性能测试43-44
• 3.2.2 不同Sc含量下铸态合金硬度测试44-45
• 3.3 铸态合金拉伸断口形貌分析45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 Sc改性Al-Si铸锻合金T6热处理工艺的设计48-56
• 4.1 固溶时效处理工艺的设计48-51
• 4.1.1 固溶处理温度及时间的确定48-50
• 4.1.2 时效处理时间的确定50-51
• 4.2 不同固溶处理温度对合金性能影响51-55
• 4.2.1 不同固溶处理温度下拉伸性能测试51-53
• 4.2.2 不同固溶处理温度下硬度测试53
• 4.2.3 不同固溶处理温度下断口形貌分析53-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 微量Sc对T6态合金组织与性能的影响56-63
• 5.1 不同Sc含量下T6态合金拉伸性能测试56-57
• 5.2 不同Sc含量下T6态合金硬度测试57-58
• 5.3 T6态下合金TEM分析58-61
• 5.4 不同Sc含量下T6态合金断口形貌分析61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 锻造对Sc改性Al-Si铸锻合金力学性能的影响63-68
• 6.1 锻打变形工艺的设计63-65
• 6.2 锻打变形与T6态合金性能比较65-66
• 6.3 锻打变形对拉伸断口形貌的影响66
• 6.4 本章小结66-68
• 第七章 全文总结68-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文75

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本文编号：539663