稀土改性和热处理对Al-Mg-Si-Fe合金组织及性能影响的研究

发布时间：2017-09-02 22:30

  本文关键词：稀土改性和热处理对Al-Mg-Si-Fe合金组织及性能影响的研究

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【摘要】：随着工业的发展,人们对铝合金材料的综合性能要求越来越高。Al-Mg-Si-Fe合金属于Al-Mg-Si系铝合金,是一种变形铝合金,主要用于热挤压生产建筑及工业铝型材,对硬度、强度及耐腐蚀性等性能有一定要求。利用稀土的净化、细化及变质等作用,能很好的改善合金的组织和性能,另外均匀化退火工艺对合金的综合性能影响很大,是铝型材挤压加工前一道重要的工序。因此,通过稀土改性和合理的均匀化退火工艺对Al-Mg-Si-Fe合金很有实际意义。研究了在Al-Mg-Si-Fe合金中添加稀土Ce重熔后的微观组织及性能的变化：晶界处成分不均匀的粗大共晶化合物逐渐消失,晶粒得到细化,当稀土Ce加入量为0.35%时组织中大部分α-Al晶粒分布均匀,其整体形貌类似等轴晶,晶粒的平均尺寸约为521μm；晶粒内部及晶界处分布的粗大交叉、分叉针片状富铁相转变为细小、独立的颗粒状、短棒状富铁相；稀土Ce能在一定程度上促进Al9Fe2Si2相转变为Al8Fe2Si相；加入稀土Ce后合金的硬度从35.1 HB提高到46.7HB,主要是利用了Ce的细晶强化和弥散强化,其次是有限固溶强化；稀土Ce能提高合金的耐腐蚀性,当合金中Ce的加入量为0.35%时,合金的耐腐蚀性最佳,此时合金质量的相对损失率为不加Ce时的57%。对Al-Mg-Si-Fe合金铸锭直接进行均匀化退火处理,观察退火前后铸锭的微观组织及性能变化：铸态Al-Mg-Si-Fe合金组织呈不规则网状,晶界处有粗大共晶；合金中有Al8Fe2Si富铁相,其形貌为短棒状及细条状,有向针片状发展的趋势；经过均匀化退火处理后,有部分Al8Fe2Si相的组织形貌由短棒状变为不连续的颗粒状；Al-Mg-Si-Fe合金的最佳均匀化退火工艺是退火温度为565℃及保温时间为7h,此时合金组织中第二相数量及尺寸相对最小,合金的硬度也趋于稳定为42.8HB。综上所述,A1-Mg-Si-Fe合金中最佳的稀土Ce加入量为0.35%,铸锭合理的均匀化退火工艺为退火温度为565℃及保温时间为7h。
【关键词】：Al-Mg-Si-Fe合金 微观组织 富铁相 均匀化退火 硬度
【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】：TG166.3;TG146.21
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 铝及铝合金的现状15
• 1.2 铝及铝合金的分类15-16
• 1.3 6系铝合金的特点16-19
• 1.3.1 6系铝合金中各种合金元素的作用17-18
• 1.3.2 6系合金中铁元素的影响18-19
• 1.4 稀土在铝合金中的应用19-22
• 1.4.1 稀土的净化作用19-21
• 1.4.2 稀土的细化作用21
• 1.4.3 稀土的变质作用21-22
• 1.4.4 稀土的微合金化作用22
• 1.5 铝合金铸锭的均匀化退火22-24
• 1.6 课题研究目的和内容24-25
• 第二章 材料和实验部分25-32
• 2.1 实验材料及设备25-26
• 2.1.1 实验材料25-26
• 2.1.2 实验设备26
• 2.2 实验方法26-28
• 2.2.1 实验路线图26-27
• 2.2.2 添加稀Ce熔炼27-28
• 2.2.3 均匀化退火处理28
• 2.3 实验测试方法28-32
• 第三章 稀土Ce对Al-Mg-Si-Fe合金组织和性能的影响32-51
• 3.1 稀土Ce对Al-Mg-Si-Fe合金铸态微观组织的影响32-36
• 3.1.1 稀土Ce对Al-Mg-Si-Fe合金金相组织的影响32-34
• 3.1.2 稀土Ce细化Al-Mg-Si-Fe合金晶粒的作用机理分析34
• 3.1.3 Al-Mg-Si-Fe合金晶粒细化的意义34-36
• 3.2 稀土Ce对Al-Mg-Si-Fe合金富铁相组织形貌的影响36-47
• 3.2.1 Al-Mg-Si-Fe合金显微组织的扫描电镜及能谱分析36-38
• 3.2.2 铸态Al-Mg-Si-Fe合金的X射线衍射物相分析38-40
• 3.2.3 Al-Mg-Si-Fe合金在凝固过程中相析出分析40-42
• 3.2.4 降低合金中铁相有害作用方法及机理的分析42-45
• 3.2.5 稀土Ce改善Al-Mg-Si-Fe合金富铁相形貌机理分析45-47
• 3.3 稀土Ce加入量对铸态Al-Mg-Si-Fe合金硬度的影响47-48
• 3.4 稀土Ce加入量对Al-Mg-Si-Fe合金腐蚀性能的影响48-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第四章 热处理对Al-Mg-Si-Fe合金组织和性能的影响51-61
• 4.1 Al-Mg-Si-Fe合金的铸态显微组织51-54
• 4.1.1 铸态Al-Mg-Si-Fe合金的金相组织51-52
• 4.1.2 铸态Al-Mg-Si-Fe合金的扫描电镜及能谱分析52-53
• 4.1.3 铸态Al-Mg-Si-Fe合金的x射线衍射物相分析53-54
• 4.2 均匀化退火处理对合金显微组织的影响54-58
• 4.2.1 均匀化退火温度对合金显微组织的影响54-55
• 4.2.2 均匀化退火保温时间对合金显微组织的影响55-57
• 4.2.3 均匀化退火后Al-Mg-Si-Fe合金扫描电镜及能谱分析57-58
• 4.2.4 均匀化退火后Al-Mg-Si-Fe合金X射线衍射物相分析58
• 4.3 均匀化退火时间对Al-Mg-Si-Fe合金的硬度的影响58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 结论61-63
• 参考文献63-67
• 硕士期间发表论文67

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