高强韧过共晶变形铝硅合金成形工艺的研究

发布时间：2017-07-26 07:04

  本文关键词：高强韧过共晶变形铝硅合金成形工艺的研究

  更多相关文章： 过共晶Al-Si合金 热模拟 挤压铸造 热挤压

【摘要】：Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg过共晶铝硅合金是代表性活塞合金，该合金由于硅含量较大，合金中初晶硅的尺寸和数量也随之增加，大块板片状的初晶硅导致材料的脆性增加，而且初晶硅的硬度较高，导致合金在切削过程中对刀具的磨损量较大，材料的加工性能也较差。本实验寻求一种新的热加工方式来改善合金的组织，从而达到提高合金性能的目的。 本实验首先采用热模拟的方法，利用Gleeble-1500D热模拟机对重力铸造合金进行了热模拟实验，系统的研究了下重力铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金的热变形行为，研究结果表明：Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金为正应变速率敏感材料；该合金可用Znenr-Hollomon参数双曲正弦形式来描述高温塑性变形时的流变应力行为；合金平均热变形激活能Q为278.97kJ/mol。基于动态材料模型（DMM）建立了Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金的热加工图，并结合热加工图和显微组织分析获得了该合金较优的热变形工艺参数：变形温度400~470℃，应变速率0.1s-1。在该参数下进行了合金的热挤压实验，试样的抗拉强度达到了231.7MPa，较重力铸造上升了64%，伸长率较重力铸造上升了496% 为了进一步改善合金组织提高合金性能，本实验先对合金进行挤压铸造再对挤压铸造合金进行热挤压。挤压铸造后发现介于铸件心部与外壳之间的区域初生硅含量较少，组织明显细化，该位置试样抗拉强度达到177.85MPa，相对于重力铸造略有提高，但是更重要的是在该区域由于压力的作用，，初生硅明显减少且棱角钝化，有利于性能的提高。 本实验为了研究挤压铸造合金热变形的最优条件，对挤压铸造合金进行了热模拟实验，研究发现，挤压铸造Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg合金在相同变形条件下应力水平较重力铸造合金略高，说明挤压铸造合金变形相对更难，其合金热变形激活能为308.77kJ/mol，结合热加工图得到挤压铸造合金的合理热加工参数为：变形温度450℃~500℃，应变速率0.01s-1~0.1s-1。在该条件下对合金进行热挤压，抗拉强度达到了332.1MPa，较重力铸造提高了135%，伸长率为13.51%，较重力铸造提高了923.5%。
【关键词】：过共晶Al-Si合金 热模拟 挤压铸造 热挤压
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21;TG292
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 铝及铝合金9-10
• 1.2 高强韧铝合金的发展现状10-11
• 1.2.1 高强韧铝合金的国外发展现状10-11
• 1.2.2 高强韧铝合金的国内发展现状11
• 1.3 提高过共晶铝硅合金性能的途径11-13
• 1.3.1 细化变质11-12
• 1.3.2 合金化12
• 1.3.3 热处理12-13
• 1.3.4 塑性变形13
• 1.4 挤压铸造成形技术13-14
• 1.5 热变形物理模拟14-15
• 1.5.1 物理模拟概况14-15
• 1.5.2 过共晶铝硅合金热模拟研究现状15
• 1.6 课题研究的目的、内容及意义15-17
• 第2章 实验材料及方法17-23
• 2.1 实验材料17
• 2.2 实验方法17-18
• 2.3 合金熔炼18
• 2.4 挤压铸造18-19
• 2.5 热挤压成型19-20
• 2.6 热模拟20-21
• 2.7 合金的显微组织观察21-22
• 2.8 力学性能测试22-23
• 第3章 Al-Si-Cu-Mg 合金热变形的流变行为及热挤压对组织和性能的影响23-43
• 3.1 Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg 合金显微组织23-24
• 3.2 热变形参数对合金流变应力的影响24-28
• 3.2.1 变形温度对合金流变应力的影响24-27
• 3.2.2 应变速率对合金流变应力的影响27-28
• 3.3 热变形参数对合金组织的影响28-31
• 3.4 合金热变形流变应力本构方程31-37
• 3.5 合金热加工图37-42
• 3.6 热挤压对 Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg 合金组织和性能的影响42-43
• 第4章 挤压铸造对 Al-Si-Cu-Mg 合金组织和性能的影响43-50
• 4.1 挤压铸造对 Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg 合金性能的影响43-44
• 4.2 挤压铸造对 Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg 合金组织的影响44-47
• 4.3 Al-17.5Si-4Cu-0.5Mg 挤压铸造件不同位置的显微组织47-50
• 第5章 挤压铸造 Al-Si-Cu-Mg 合金的流变行为及热挤压对组织和性能的影响50-62
• 5.1 热变形参数对挤压铸造合金流变应力的影响50-53
• 5.2 挤压铸造合金热变形流变应力本构方程53-58
• 5.3 挤压铸造合金热加工图58-60
• 5.4 热挤压对挤压铸造合金组织和性能的影响60-62
• 第6章 结论62-63
• 参考文献63-67
• 在学研究成果67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;Microstructure and mechanical propertiesof spray-deposited Al-Si-Fe-Cu-Mg alloy containing Mn[J];Journal of University of Science and Technology Beijing(English Edition);2003年01期

2 王英杰,姚惟斌,熊艳才,洪润周,戴圣龙;ZL205A热壳精密铸造工艺研究[J];材料科学与工艺;1999年S1期

3 袁鸽成,韩冰,刘文娟;Al-8.4Zn-2.2Mg-2.4Cu合金高温压缩变形的流变应力[J];机械工程材料;2003年08期

4 何昌德;杨普新;;轻量化材料及加工技术在现代汽车上的发展和应用[J];装备制造技术;2011年02期

5 徐贵宝,沈本瑜;高强度铸铝合金在高速列车转向架上的应用[J];机车车辆工艺;1997年06期

6 应上进;材料热加工工艺模拟技术的现状及发展趋势[J];江苏煤炭;2002年03期

7 张丁非;彭建;兰伟;曾丁丁;;硅相对铜在Al-Si-Cu合金中扩散速度影响的研究[J];金属热处理;2006年06期

8 毛卫民,李树索,赵爱民,崔成林,钟雪友;电磁搅拌对过共晶Al-Si合金初生Si分布的影响[J];金属学报;2001年07期

9 ;Refinement and migrating behaviors in Al-Si hypereutectic alloys solidified under electromagnetic vibration[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2011年04期

10 赵鸿金;曾文锋;孔军;何福萍;张迎晖;;7055铝合金多级均匀化工艺研究[J];有色金属科学与工程;2013年03期

本文编号：575161